(2013?鎮(zhèn)江二模)小明做“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)時(shí),用圖中所示的滑輪,組裝成滑輪組,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出使用該滑輪組時(shí)最省力的繞法.
(1)質(zhì)量為4kg、底面積為0.1m2的貨物放在水平地面上(g取10N/kg).求貨物所受的重力和貨物對(duì)地面的壓強(qiáng);
(2)用此滑輪組將重為36N的物體勻速提起時(shí),拉力的功率為3.6W,滑輪組的機(jī)械效率為75%.(忽略摩擦及繩重)求:繩子自由端移動(dòng)的速度和動(dòng)滑輪的總重.
分析:滑輪組使用時(shí)要最省力繩子股數(shù)應(yīng)最多,本題最多可以繞出4股繩子.
(1)已知質(zhì)量,根據(jù)公式G=mg空氣貨物的重力;在水平面上物體對(duì)地面的壓力就等于物體的重力,根據(jù)公式P=
F
S
可求對(duì)地面的壓強(qiáng);
(2)利用公式η=
G
nF
求出F,再利用公式P=Fv求出繩子自由端移動(dòng)的速度v;W額外=G動(dòng)h,W有用=Gh,再利用η=
W有用
W有用+W額外
求出動(dòng)滑輪重力G動(dòng)
解答:解:最省力時(shí)繞4股繩子,根據(jù)“奇動(dòng)偶定”法則,4股應(yīng)從定滑輪掛鉤上開始繞繩子,繞法如圖,繩子段數(shù)n=4.
(1)貨物的重力:
G=mg=4kg×10N/kg=40N,
對(duì)地面的壓強(qiáng):
p=
F
S
=
G
S
=
40N
0.1m2
=400Pa,
(2)因?yàn)棣?
W有用
W
=
Gh
Fs
=
Gh
Fnh
=
G
nF
,
所以拉力為F=
G
=
36N
4×75%
=12N;
由于P=Fv所以繩子自由端移動(dòng)速度為v=
P
F
=
3.6W
12N
=0.3m/s;
由于忽略摩擦及繩重,則η=
W有用
W
=
Gh
Gh+G動(dòng)h
=
G
G+G動(dòng)
;
所以動(dòng)滑輪重G動(dòng)=
G
η
-G=
36N
75%
-36N=12N.
答:繞法:4股繩子;
(1)貨物所受的重力為40N;貨物對(duì)地面的壓強(qiáng)為400Pa;
(2)繩子自由端移動(dòng)的速度為0.3m/s;動(dòng)滑輪的總重為12N.
點(diǎn)評(píng):本題考查重力、壓強(qiáng)、速度、動(dòng)滑輪的重力的計(jì)算,用滑輪組提升重物時(shí),記住克服物體重力所做的功為有用功,克服摩擦及滑輪重力所做的功為額外功,有用功加額外功等于總功,有用功比總功等于機(jī)械效率.
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