帶你了解螺旋和楔子

于艷　周英濤

簡(jiǎn)單機(jī)械包括六大類，分別是滑輪、杠抒、斜面、輪軸、螺旋和楔子.小到生活中的日常用品，大到航天工業(yè)，都有這些簡(jiǎn)單機(jī)械的影子.在課堂上我們已經(jīng)接觸過(guò)前四種簡(jiǎn)單機(jī)械，下面就讓我們?nèi)チ私庖幌侣菪托ㄗ影桑?/p>

什么是螺旋

螺旋是由曲線組成的圓柱狀簡(jiǎn)單機(jī)械，螺旋上的曲線又被稱為螺紋.其中螺紋分布在圓柱體表面的被稱為陽(yáng)螺旋.而螺紋分布在物體內(nèi)部的叫作陰螺旋.陰、陽(yáng)兩組螺旋可以配合旋轉(zhuǎn)，只需要旋轉(zhuǎn)其中一組螺旋.兩組螺旋的螺紋就可以相互咬合并相向移動(dòng).生活中最典型的螺旋就是螺桿和螺帽（如圖1）.其中螺桿是陽(yáng)螺旋，螺帽是陰螺旋，

當(dāng)你用改錐擰螺絲釘時(shí).隨著改錐的旋轉(zhuǎn)，螺絲釘在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)發(fā)生平動(dòng)，這就是螺旋的特點(diǎn)之一，能將轉(zhuǎn)動(dòng)變成平動(dòng).古希臘時(shí)期科學(xué)家阿基米德就曾發(fā)明螺旋泵.通過(guò)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將尼羅河中的水沿直線從低處抽取到高處，螺旋的另外一個(gè)特點(diǎn)是可以省力.它的省力原理和斜面是相同的.一圈圈螺紋的長(zhǎng)相當(dāng)于斜面的長(zhǎng)度，但不同于斜面的是，作用在螺旋上的力的方向是在不斷變化的.

生活中，螺旋常常和輪軸結(jié)合起來(lái)使用，螺絲釘?shù)穆菝辈糠种睆捷^大.而螺絲釘帶螺紋部分直徑較細(xì)，這就構(gòu)成了輪軸，因此螺絲釘可以通過(guò)較小的力旋轉(zhuǎn)嵌入物體.螺旋在生活中應(yīng)用十分廣泛，除了螺絲釘，千斤頂、紅酒開(kāi)瓶器、水龍頭等都屬于螺旋.

什么是楔子

楔子學(xué)名叫“尖劈”，也是和斜面有關(guān)的一種簡(jiǎn)單機(jī)械.它通常由兩個(gè)斜面組成.主要作用是改變力的方向，斧頭和釘子就是生活中最常見(jiàn)的兩種金屬楔子，

另外，填充器物的空隙使其牢固的木橛、木片也屬于楔子.在使用時(shí)，將楔子的尖端放入目標(biāo)縫隙，用重物錘擊楔子后方的平面端.使楔子進(jìn)入物體.這樣可以使物體膨脹.減小縫隙，增加壓力，從而增大摩擦力，以達(dá)到固定或者銜接的作用.例如，工人師傅常常在錘頭和錘柄的縫隙中釘入木楔，由于接觸面粗糙程度不變，壓力增大，從而增大摩擦力，使錘頭緊緊套在錘柄上，另外，衣物上的拉鏈（如圖2）也屬于楔子的典型應(yīng)用，

楔子和斜面也有著很密切的關(guān)系.可以把楔子想象成一個(gè)可以移動(dòng)的斜面.或者是兩個(gè)背靠背的斜面.所以楔子和斜面一樣.越長(zhǎng)越薄也就越省力.使用楔子時(shí)以楔子作為參照物，是物體在斜面上運(yùn)動(dòng)，楔子對(duì)物體所施加的力的方向.與楔子的運(yùn)動(dòng)方向總是垂直的（如圖3）.

在生活中，人們把刀、斧等切割工具的刃部叫作劈.把一頭厚一頭薄的斜面木料叫作楔.劈能輕而易舉地劈開(kāi)堅(jiān)硬的物體.楔可使物體間接觸得更緊密.據(jù)說(shuō)在明朝.蘇州的虎丘塔因年久失修.塔身傾斜，有倒塌的危險(xiǎn)，當(dāng)時(shí)有人建議用大木柱將其撐住，可這樣就會(huì)大煞風(fēng)景.后來(lái)，有一和尚把木楔一個(gè)一個(gè)地從塔身傾斜一側(cè)的磚縫中敲進(jìn)去，結(jié)果扶正了塔身.可見(jiàn)古人就已經(jīng)掌握了楔子的應(yīng)用及原理.

無(wú)論哪種簡(jiǎn)單機(jī)械，在我們生活、生產(chǎn)中都不可缺少，它們給人類帶來(lái)了很大的便利.同學(xué)們，你們也來(lái)找一找日常生活中的螺旋和楔子吧！

責(zé)任編輯 林洋

本期《嘟嘟闖關(guān)記》參考答案

1.變速自行車的變速系統(tǒng)的作用就是通過(guò)改變鏈條和前、后大小不同齒輪盤的配合來(lái)改變車速快慢.前齒輪盤越大、后齒輪盤越小時(shí)，越感到費(fèi)力，速度越快，適合平路，前齒輪盤越小、后齒輪盤越大時(shí)，越感到輕松，速度越慢，適合爬坡.根據(jù)不同車手的能力，即可通過(guò)調(diào)整前、后齒輪盤的大小來(lái)調(diào)整自行車的車速，或是應(yīng)對(duì)不同的路段、路況.

2.自行車的車把是輪軸，屬于杠桿的變形，人們用很小的力作用在輪（車把手）上就能轉(zhuǎn)動(dòng)軸（車把轉(zhuǎn)軸），進(jìn)而來(lái)控制自行車的前進(jìn)方向。

3.我們?cè)趭A菜時(shí)，先要把筷子張開(kāi)一定角度，然后以拇指摁住的地方為支點(diǎn)，外面那根筷子在食指的壓力下圍繞著支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，注意，里面那根筷子一直沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)，所以外面的那根筷子是杠桿.里面的筷子不是杠桿.

4.對(duì)著兩個(gè)蘋(píng)果中間吹氣后，中間的氣體流速大，根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系可知，流速越大的位置，壓強(qiáng)越小，所以蘋(píng)果被周邊的空氣壓向中間，使它們碰撞.

5.嘟嘟事先準(zhǔn)備一個(gè)瓶日用橡皮塞密封的空玻璃瓶，用注射器向瓶中注入大半瓶水，再將瓶口橡皮塞上的針孔擴(kuò)大，然后將小玻璃瓶瓶口向下放入塑料水瓶，加大半瓶水，擰緊瓶蓋.因?yàn)樾〔Ａ績(jī)?nèi)只有大半瓶水，還有小半瓶空氣，所以小玻璃瓶能夠浮在水面上.表演的時(shí)候，用力握塑料水瓶瓶壁，瓶中的水受到壓力，有一小部分從玻璃瓶橡皮塞上的小洞鉆進(jìn)去，導(dǎo)致玻璃瓶中水增多，自重增大，于是下沉：松開(kāi)手，壓力消失，進(jìn)入小玻璃瓶中的水又流出來(lái)，小玻璃瓶自重減少，重新上浮.

6.罐頭瓶不容易打開(kāi).是因?yàn)楣揞^瓶?jī)?nèi)有一個(gè)低壓.原來(lái)，熱乎乎的食物被裝入瓶中時(shí)，熱空氣在瓶子里面占據(jù)了較大的空間，然后被密封起來(lái)，等冷卻以后，罐頭內(nèi)的空氣體積減小，罐頭瓶里邊就形成了一個(gè)低壓狀態(tài)，當(dāng)把它放在熱水中時(shí)，瓶?jī)?nèi)，的空氣受熱膨脹，罐頭瓶?jī)?nèi)的氣壓逐漸變大，這樣就可以很輕松地打開(kāi)罐頭蓋，美美地享用里邊的罐頭食品了。