帶你了解螺旋和楔子

于艷　周英濤

簡單機械包括六大類，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，都有這些簡單機械的影子.在課堂上我們已經接觸過前四種簡單機械，下面就讓我們去了解一下螺旋和楔子吧！

什么是螺旋

螺旋是由曲線組成的圓柱狀簡單機械，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螺旋.而螺紋分布在物體內部的叫作陰螺旋.陰、陽兩組螺旋可以配合旋轉，只需要旋轉其中一組螺旋.兩組螺旋的螺紋就可以相互咬合并相向移動.生活中最典型的螺旋就是螺桿和螺帽（如圖1）.其中螺桿是陽螺旋，螺帽是陰螺旋，

當你用改錐擰螺絲釘時.隨著改錐的旋轉，螺絲釘在旋轉的同時發生平動，這就是螺旋的特點之一，能將轉動變成平動.古希臘時期科學家阿基米德就曾發明螺旋泵.通過旋轉運動將尼羅河中的水沿直線從低處抽取到高處，螺旋的另外一個特點是可以省力.它的省力原理和斜面是相同的.一圈圈螺紋的長相當于斜面的長度，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，螺旋常常和輪軸結合起來使用，螺絲釘的螺帽部分直徑較大.而螺絲釘帶螺紋部分直徑較細，這就構成了輪軸，因此螺絲釘可以通過較小的力旋轉嵌入物體.螺旋在生活中應用十分廣泛，除了螺絲釘，千斤頂、紅酒開瓶器、水龍頭等都屬于螺旋.

什么是楔子

楔子學名叫“尖劈”，也是和斜面有關的一種簡單機械.它通常由兩個斜面組成.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，將楔子的尖端放入目標縫隙，用重物錘擊楔子后方的平面端.使楔子進入物體.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用，

楔子和斜面也有著很密切的關系.可以把楔子想象成一個可以移動的斜面.或者是兩個背靠背的斜面.所以楔子和斜面一樣.越長越薄也就越省力.使用楔子時以楔子作為參照物，是物體在斜面上運動，楔子對物體所施加的力的方向.與楔子的運動方向總是垂直的（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堅硬的物體.楔可使物體間接觸得更緊密.據說在明朝.蘇州的虎丘塔因年久失修.塔身傾斜，有倒塌的危險，當時有人建議用大木柱將其撐住，可這樣就會大煞風景.后來，有一和尚把木楔一個一個地從塔身傾斜一側的磚縫中敲進去，結果扶正了塔身.可見古人就已經掌握了楔子的應用及原理.

無論哪種簡單機械，在我們生活、生產中都不可缺少，它們給人類帶來了很大的便利.同學們，你們也來找一找日常生活中的螺旋和楔子吧！

責任編輯 林洋

本期《嘟嘟闖關記》參考答案

1.變速自行車的變速系統的作用就是通過改變鏈條和前、后大小不同齒輪盤的配合來改變車速快慢.前齒輪盤越大、后齒輪盤越小時，越感到費力，速度越快，適合平路，前齒輪盤越小、后齒輪盤越大時，越感到輕松，速度越慢，適合爬坡.根據不同車手的能力，即可通過調整前、后齒輪盤的大小來調整自行車的車速，或是應對不同的路段、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）上就能轉動軸（車把轉軸），進而來控制自行車的前進方向。

3.我們在夾菜時，先要把筷子張開一定角度，然后以拇指摁住的地方為支點，外面那根筷子在食指的壓力下圍繞著支點轉動，注意，里面那根筷子一直沒有轉動，所以外面的那根筷子是杠桿.里面的筷子不是杠桿.

4.對著兩個蘋果中間吹氣后，中間的氣體流速大，根據流體壓強與流速的關系可知，流速越大的位置，壓強越小，所以蘋果被周邊的空氣壓向中間，使它們碰撞.

5.嘟嘟事先準備一個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.因為小玻璃瓶內只有大半瓶水，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去，導致玻璃瓶中水增多，自重增大，于是下沉：松開手，壓力消失，進入小玻璃瓶中的水又流出來，小玻璃瓶自重減少，重新上浮.

6.罐頭瓶不容易打開.是因為罐頭瓶內有一個低壓.原來，熱乎乎的食物被裝入瓶中時，熱空氣在瓶子里面占據了較大的空間，然后被密封起來，等冷卻以后，罐頭內的空氣體積減小，罐頭瓶里邊就形成了一個低壓狀態，當把它放在熱水中時，瓶內，的空氣受熱膨脹，罐頭瓶內的氣壓逐漸變大，這樣就可以很輕松地打開罐頭蓋，美美地享用里邊的罐頭食品了。