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为什么千斤顶能顶起汽车

小涛涛 2015-05-12 14:24:27 手机版

  如果车子轮胎坏了,相信许多司机都会停车更换轮胎,这时就需要把汽车抬起来。一辆小汽车重约1吨,一辆大卡车有好几吨,人是绝对抬不动的。但是司机会从汽车的工具箱里拿出一个千斤顶,轻而易举地就把汽车顶起来。一个小小的千斤顶,怎么会有这么大的威力呢?它是用什么原理工作的呢?

  为什么千斤顶能顶起汽车?

  垂直向上提起重物的力必须大于或等于该物体所受到的重力。但用斜面往上推动一重物,所需要的力就小得多。斜面的倾角越小,斜面和物体间的摩擦力越小,所需的推力就越小。所以,往卡车上装重物的时候,经常在卡车后面搭上倾斜的跳板,沿着跳板推到卡车上就省力多了。

  那么沿着斜面往上推重物时,一松手,重物是否会沿着斜面滑下来呢?这样岂不前功尽弃了吗?如果斜面比较陡,这种情况是完全可能的。要是斜面倾角比较小,重力沿着斜面的分量等于重物和斜面之间的摩擦力,重物在没有推力的情况下也不会下滑。这种现象称为“自锁”。这个原理在生活中也常有应用,例如在坑道支柱施工中用楔块顶起顶梁。在顶梁下面打入楔块后,只要满足自锁条件,顶梁就不会沿着楔块的斜面滑下来。

  搭建斜面需要很大的场地,生活和工程现场往往没有这样的条件。我们可以把斜面绕着一条竖直轴卷起来,这样就形成了一个螺旋面,实际上相当于是在狭窄的空间内搭建了一个斜面,形状恰似大楼里的螺旋形楼梯。我们平时见到的螺纹就是这样的螺旋面,当然螺纹的升角还要满足自锁条件。当螺栓在螺母中转动时,实际上就是一个物体在斜面上滑动,只是推力被力偶矩代替了。

  千斤顶的结构就相当于一个卷起来的斜面。它的底座就是一个大螺母,顶杆就是一个螺栓。顶杆又和一根长长的把手相连,这里又利用了物理学上的杠杆原理,当我们通过转动把手两端,用一个不太大的力偶矩使顶杆转动时,在顶部就会产生很大的顶升力,轻而易举地把汽车顶起来了。

  千斤顶有多种不同的形式,但工作原理基本上是一样的。还有一种油压千斤顶,用的是液压传动原理。