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鉛門(mén)廠(chǎng)家說(shuō)圖7是傳統(tǒng)下軌道式鉛門(mén)的橫截面,灰色是滑輪,棕色是安裝滑輪的槽,黃色是地面上的軌道,藍(lán)色是門(mén)的主體,設(shè)鉛防護(hù)門(mén)的重力為mg,則重力全部由槽(棕色)承擔(dān),而槽是對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),一邊承擔(dān)0.5mg;由于槽處于平衡態(tài),所以輪軸(紅色)每一邊承擔(dān)了0.5mg,一扇玻璃門(mén)至少重50kg,一般的推拉門(mén)有四個(gè)滑輪,每個(gè)輪軸寬2mm,每一邊槽與軸的接觸面積約為0.002 x0.005x 4=0.00016m2。
那么軸上的壓強(qiáng)高達(dá)p=50 kg x 0.5 x 10N/kg÷0.00016m2=1562500pa,是大氣壓的十倍,所以輪軸容易損壞。
圖8是上滑軌式醫(yī)用鉛門(mén)的橫截面(灰色是滑輪,黃色軌道,紅色軸,藍(lán)色是門(mén)主體),除了上文提到的壓強(qiáng)問(wèn)題外,還有更大的一個(gè)隱患:門(mén)與軌道之間的連接全部在于紅色箭頭標(biāo)志出的兩個(gè)螺絲釘,螺絲釘承受的也是0.5mg,可能會(huì)變形脫落,有危險(xiǎn)。
圖9是對(duì)輪軸的受力分析。為了與兩邊的拉力平衡,滑輪會(huì)在輪軸中部對(duì)輪軸產(chǎn)生Fn=mg的支持力。設(shè)軸長(zhǎng)為L(zhǎng),則由力矩平衡可等效為在0.25mg處有一個(gè)F=0.5mg的張力(應(yīng)力)會(huì)損壞輪軸。
圖10是當(dāng)我們?cè)噲D把磁體浮在另一塊上時(shí)的情景。上面的磁體左邊緣幾乎沒(méi)有磁場(chǎng),可以看做一塊鐵,被下面磁體北極吸引;盡管右邊緣也受到引力,但沒(méi)有左邊大。綜合考慮,左邊的引力最終占據(jù)了主導(dǎo)地位,使得磁體“翻過(guò)去”。
圖11描繪了當(dāng)導(dǎo)軌偏離平衡位置時(shí)的情景,導(dǎo)軌偏離后,設(shè)滑片中心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心,則中心和重心的連線(xiàn)會(huì)位離豎直方向a角度,設(shè)門(mén)高為H,重力產(chǎn)生的力矩就是M=0.5mgLcosa,因?yàn)閙和L很大,能夠抵消掉磁力力矩,從而構(gòu)成穩(wěn)定平衡.