图是简易电动门式起重机的结构示意图.简易电动门式起重机架在一个水槽式的工作台上.MN为质量可以不计、长为4m的横梁,行走装置可以把从水中提起的重物在横梁上左右移动.提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起重物,滑轮组的结构如图26所示.
求:(1)当使用该装置将体积V为0.2m3,质量m1是0.5t的重物从水中匀速提至重物上表面刚好与水面相平时,(假设重物与水槽底不接触,钢丝绳重和轮、轴间摩擦不计,水的阻力不计)滑轮组的机械效率η1是80%.重物受到的浮力F浮和动滑轮的重力G动分别是多少?
(2)重物离开水面后该装置将重物以v是0.1m/s的速度匀速竖直向上提升1m,滑轮组的机械效率η2和电动机拉动钢丝绳的功率P分别是多少?
(3)若行走装置和提升电动机及定滑轮的总质量m2是0.2t,行走装置使提出水面的重物沿横梁从中点A向N移动1m到B点,以M点为轴,N点向上的支持力的改变量△F是多少?(g取10N/kg,机械效率保留两位)
网友回答
解:(1)重物受到的浮力F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N,
滑轮组的机械效率
解得:G动=750N.
(2)滑轮组的机械效率η2,
电动机提升物体所用时间t====10s,
电动机拉动钢丝绳的功:W总=W有+W额外=(m1g+G动)h'
电动机拉动钢丝绳的功率P====575W.
(3)行走装置在A点时,N点处的支持力F:
由杠杆平衡条件可得:
即:(0.5×103kg+0.2×103kg+75kg)×10N/kg×2m=F×4m,解得:F=3875N;
行走装置在B点时,N点处的支持力F':
由杠杆平衡条件可得:
即:(0.5×103kg+0.2×103kg+75kg)×10N/kg×3m=F'×4m,解得:F'=5812.5N
所以N点向上的支持力改变:△F=F'-F=5812.5N-3875N=1937.5N.
答:(1)重物受到的浮力为2×103N,动滑轮的重力是750N.
(2)滑轮组的机械效率是87%,电动机拉动钢丝绳的功率是575W.
(3)N点向上的支持力的改变量△F是1937.5N.
解析分析:(1)根据浮力公式F浮=ρ水gV排求出浮力;根据机械效率公式解滑轮组的机械效率η1值求出动滑轮的重力.
(2)由机械效率公式求出机械效率;由t=求出提升重物所用时间,再求出电动机做的功,最后由功率公式求出功率.
(3)由杠杆平衡条件求出两种情况下N点的支持力,再求支持力改变量.
点评:此类问题是一道复杂的综合题目,要会正确的对物体进行受力分析,结合平衡状态求解出各力的大小,进而利用杠杆的平衡条件和机械效率计算公式进行分析求解.