Question

為了將放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高處，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖8（甲）所示的滑輪組裝置。當(dāng)小明用圖8（乙）所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度v和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖8（丙）和（丁）所示。若重物與地面的接觸面積S=5×10^-2m²，不計(jì)摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：

（1）在2～3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率。

（2）在1～2s內(nèi)，拉力F做的功W。

（3）在0～1s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓強(qiáng)P。

Answer 1

解：（1）在2～3s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)，υ₃=2．50 m/s，拉力F₃=40 N，因?yàn)檫B接動(dòng)滑輪的繩子有三根，所以拉力F的作用點(diǎn)下降的距離是重物上升高度h₃的三倍。

P= F₃υ₃=100 W                                     

η=（W_有用/W_總）×100%=[Gh₃/（3F₃h₃）] ×100% =83．33% 

（2）在1～2s內(nèi)，拉力F₂=50 N，重物上升高度h₂=1．25 m

W=3F₂h₂=187．5 J                                         

（3）設(shè)動(dòng)滑輪重為G_動(dòng)

G_動(dòng)=3F₃-G=20 N                                             

在0～1s內(nèi)，拉力F₁=30 N。把動(dòng)滑輪和重物看成整體，則這個(gè)整體受到向下的重力、向上的支持力以及三根繩向上的拉力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)。

支持力F_支=G+G_動(dòng)-3 F₁=30 N                                   

重物對(duì)地面的壓力F_壓= F_支=30 N

P=F_壓/S=30 N/（5×10^-2 m²）=600 Pa