自锁现象我们可以把手推车连同货物看作一个整体做研究对象,放在倾斜电梯上的物体有可能沿斜面下滑,也可能保持静止.当电梯倾角口较小时,物体在电梯上保持静止,根据共点力平衡条件有mgsina={我们知道,静摩擦力的大小在0与最大静摩擦力之间.最大静摩擦力的大小又与压力成正比,即=o式中为静摩擦因数,一般比动摩擦因数稍大.当电梯倾角Ot增大时,静摩擦力也随之增大,只要<,物体仍保持静止;当倾角Ot逐渐增大到0,物体刚要开始运动时,静摩擦力最大.根据共点力平衡条件有mgsina…而.呲=goFN=IzomgcosO代入上式求得o=tanO即0=arctan/xo0叫做摩擦角.上式表明,摩擦角0的大小与物体质量无关,只与两种材料之间的最大静摩擦因数有关.也就是说,当电梯的倾斜角小于摩擦角0时,在电梯上无论放多重的东西,它都不会滑动.这就是斜面的自锁.手推车和电梯正是利用了自锁的原理使得在车内无论放多重的物品都不会滑下来
我们观察发现超市手推车轮子有槽,刚好与电梯脚踏面的槽吻合,当手推车推上电梯时,手推车轮子槽卡在电梯脚踏面的槽里,手推车就将整体下陷10毫米左右,轮轴也将下陷10毫米,同时装在轮轴上,垂直于地面的橡胶刹车片也将随之下沉10毫米,但此刹车片与电梯脚踏面只有5毫米间隙,所以手推车只能下沉5毫米,刹车片立即接触到电梯脚踏面,并产生摩擦力阻止手推车滑行。
此刹车片原本在手推车推上电梯前,被设计成与地面有5毫米的间隙,刹车片不接触地面,没有摩擦力,手推车是自由的,不会刹车,现在手推车推上电梯,立即下沉5毫米(只能是5毫米),刹车片就接触电梯脚踏面了,轮子槽陷入电梯脚踏面的槽里,但轮子并没陷入到底,轮子被悬空了,车子被刹停在了电梯上;而当手推车随电梯走到尽头时,电梯尽头的电梯踏板铲把手推车的轮子铲起来,轮轴上连着的刹车片也被抬起来,与地面又有了5毫米的间隙,没有了摩擦力,手推车就又自由了。
这个设计巧妙之处在利用手推车轮轴上的橡胶刹车片下沉位移,使用一段时间后更换几个磨损的橡胶刹车片即可,价格也很便宜。
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