当作用在物体上的主动力合力的作用线与接触面法线间的夹角小于摩擦角时,不论该合力大小如何,物体总处于平衡状态,这种现象称为 。

本题考查物体平衡中的自锁现象，核心在于理解摩擦角的概念及其对物体平衡的影响。当主动力的合力方向与接触面法线的夹角小于摩擦角时，无论主动力大小如何变化，物体都无法开始运动，始终保持静止平衡。这种现象称为自锁，其本质是摩擦力的自动调节作用使得物体无法被推动。

概念解析

1. 摩擦角：接触面间静摩擦力达到最大值时，合力方向与法线方向的夹角称为摩擦角，记作$\phi$，满足$\tan\phi = f_s$（$f_s$为静摩擦系数）。
2. 自锁条件：若主动力的合力方向与法线方向的夹角$\theta$满足$\theta < \phi$，则无论主动力大小如何，物体均无法运动。

关键推导

• 设主动力的合力为$F$，其方向与法线方向夹角为$\theta$。
• 物体受重力$G$、法向反力$N$、静摩擦力$f$。平衡时需满足：
  • 水平方向：$F\sin\theta = f$
  • 竖直方向：$F\cos\theta + G = N$
• 静摩擦力最大值为$f_{\text{max}} = f_s N = f_s(F\cos\theta + G)$。
• 当$\theta < \phi$时，$\tan\theta < f_s$，即$F\sin\theta < f_s(F\cos\theta + G)$恒成立，因此$f$始终小于$f_{\text{max}}$，物体保持平衡。