千斤顶为什么可以顶起汽车

在行驶途中汽车轮胎坏了，司机便会停车更换轮胎，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？

千斤顶抬起汽车

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。

千斤顶

螺旋状楼梯

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。（李尧臣　韦林）

【微博士】古代的斜面和螺旋

一些学者认为，在建设金字塔过程中，古埃及人使用了斜面工具来拽动几百吨的巨石从而节省力气。古希腊学者阿基米德首先设计出了阿基米德螺旋，这是一种能够从水井中提水的机械。