【种花家务·物理】1-11-06劈和螺旋『数理化自学丛书6677版』全球快资讯

2023-05-20 19:59:39

来源：哔哩哔哩

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的注解。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

(资料图片仅供参考)

第十一章简单机械

【山话|| 本系列专栏中的力单位达因等于10⁻⁵牛顿；功的单位尔格等于10⁻⁷焦耳。另外这套老教材中的力的单位常用公斤，如今是不允许的，力是不能使用公斤为单位的】

§11-6劈和螺旋

【01】劈和螺旋是斜面类简单机械中最主要的两种。现在我们来分别加以研究。

1、劈

【02】劈也叫做楔子，它的纵截面是一个直角三角形或等腰三角形。劈的用途很多，例如，作为切削工具用的刀、斧、铲、凿等；作为紧固物体用的锤柄楔子、鞋楦楔子等；此外，也可以用来举起重物或压榨物体（图11·23）。

【03】在使用劈的时候，要在劈背上加力使劈沿着力的方向移动。这时劈就用它的两个侧面推压物体，把物体分开（图11·24）。

【04】现在我们来分析一下劈开物体时的作用。如图11·25所示，F 是加在劈背上的动力，P 是作用在劈上的物体的阻力，如果不计劈和物体之间的摩擦力，P 是与斜面垂直的。把 P 分成为两个分力，其中 P₁ 是沿劈的运动反方向的分力，等于 Psinθ；P₂ 是垂直于劈的运动方向的分力，它对运动没有影响。当劈匀速地进入物体时，F－2Psinθ＝0，所以劈的机械利益为，由此可见，θ越小，即劈尖越尖，机械利益越大，即越省力。

【05】我们也可以用功的原理来分析。如图11·26所示，当劈在力F的作用下，全部进入物体中时，动力功等于 F×h 。同时物体向两侧分开，分开的距离都等于h'（h'垂直于斜面），所以克服阻力所做的功，即阻力功等于P×2h' 。于是，不计无用阻力时，根据功的原理，得 F×h＝P×2h'，即，与前面得出的结果完全相同。

2、螺旋

【06】螺旋也是属于斜面一类的简单机械。把一张纸剪成斜面形，卷在圆柱体上（例如铅笔上），就显示出了螺纹（图11·27）。

【07】我们用举起重物的螺旋作为例子来研究螺旋的作用。如图11·28所示，设从螺旋把手的末端到螺旋轴线的长为 L，作用在把手的末端的力是 F 。因此，每当螺旋转一周时，动力 F 所做的功为 F×2πL 。

【08】另一方面，当螺旋转一周时，它要在螺旋帽里面升高一段距离，这段距离等于相邻两螺纹在平行于轴线方向上的距离，叫做螺距，用h表示。因此，螺旋每转一周，克服重力 P 所做的功等于 Ph 。

【09】如果不考虑摩擦力，则根据功的原理，得 F×2πL＝Ph，螺旋的机械利益为。

【10】因为 h 总是比 2πL 小得多，所以只要在螺旋把手上加上一个很小的力，就可以把重物举起。

【11】螺旋的用处很多，除了大家所熟悉的螺钉、螺栓、螺帽外，还有用来举重的举重螺旋和用来压榨的压榨螺旋等（图11·29）。

例5.一把劈木柴的斧头，背宽4厘米，侧面长24厘米。如果不考虑摩擦力，当用20公斤的力打击斧背时，木柴受到多大的劈力？

【解】按题意知 sinθ＝2/24＝1/12，F＝20公斤，求P 。所以。

例6.举重螺旋的螺距为0.5厘米，把手长为0.4米，效率为45% 。如果作用在把端上的力是12公斤，求起重力应该是多少？

【解】设起重力是 P 。则动力功＝12×2π×0.4公斤·米，有用功＝P×0.005公斤·米。所以，机械效率，求得：。