如图所示,建筑工人用滑轮组把重720N的钢材运送到离地5m高的工作台,动滑轮重80N,绳重和摩擦不计.在拉力F的作用下,钢材匀速上升.求:
(1)拉力F的大小?
(2)滑轮组的机械效率?
网友回答
解:
(1)本题中,因为题目已知绳重和摩擦不计,而在拉重物和动滑轮的绳子有二段,要注意这二段绳子是把动滑轮和重物一起拉起来的,所以所用的力就是动滑轮和重物二者重力之和的二分之一.即.
(2)因为有二段绳子在拉钢材,所以绳端上升的距离S就是钢材上升距离的二倍,即S=2h;同时手的拉力已经求出,故总功W总=FS=F×2h.而有用功就是钢材被拉升的功,即W有用=Gh.
(3)有用功和总功都求出来之后,最终的机械效率就是有用功除以总功,即
故本题的完整解答如下:
解:(1)
×(720N+80N)=400N
(2)∵有两段绳子在拉钢材∴s=2h=2×5m=10m
W总=FS=400N×10m=4000J
W有用=Gh=720N×5m=3600J
答:(1)拉力为400N.(2)机械效率为90%.
解析分析:机械效率η=,这个公式的物理含义就是利用机械做功时,人所做的功有一部分会消耗在机械的摩擦、机械自重等等因素上,这一部分功就是额外功,而只有一部分能真正用到我们想用到的地步,这一部分功就是有用功.
所以,所谓的总功就是人在使用机械时,人所做的功.即W总=FS,F是手用的力,S是绳端移动的距离.
所以,所谓的有用功就是人在使用机械时,机械对物体所做的功,如本题就是滑轮组把钢材给举高了,这举高所做的功就是有用功.即W有用=Gh,G是钢材的重,h是钢材被举高的高度.
点评:关于机械效率的计算,首先要理解哪个功是有用功,哪个是总功.具体到滑轮组的机械效率计算,还要注意一点的就是绳端的移动距离和物体的上升距离一般只会知道一个,另一个就要根据有几段绳子来算了.