如图所示,一个工人用如图所示的滑轮组,提起600N的货物,已知绳端拉力F为240N,绳的自由端被拉下3m,不计绳重和摩擦,求:
(1)工人所做的有用功和总功;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)若用此滑轮组提升G=720N的重物,则滑轮组的机械效率为多少?工人对绳子自由端作用的力是多少?
网友回答
解:由图可知,n=3,s=3h=m,则h=1m;
(1)当提升G=600N的重物时,
∴W有用=Gh=600N×1m=600J,
W总=Fs=240N×3m=720J,
(2)滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%≈83.3%;
(3)不考虑绳重和摩擦,当提升G=600N的重物时,
∵F=(G物+G轮),
即:240N=(600N+G轮),
∴动滑轮重:
G轮=120N,
当提升G=720N的重物时,
F′=(G物′+G轮)=(720N+120N)=280N.
此时机械效率:
η=×100%=×100%=×100%==×100%×100%≈85.7%.
答:(1)工人所做的有用功和总功分别为600J、720J;
(2)滑轮组的机械效率为83.3%;
(3)若用此滑轮组提升G=720N的重物,则滑轮组的机械效率为85.7%,工人对绳子自由端作用的力是280N.
解析分析:由图可知,承担物重的绳子股数n=3,重物被提升h,则拉力端移动的距离s=3h;
(1)利用s=3h求出货物升高的高度h,知道货物重G,利用W=Gh求出有用功;知道拉力大小、拉力端移动的距离,利用W=Fs求总功.
(2)根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率.
(3)不考虑绳重和摩擦,当提升600N重物时,利用F=(G物+G轮)求出动滑轮重;再利用F=(G物+G轮)求出提升720N重物时的拉力;η====求此时机械效率.
点评:本题考查了使用滑轮组拉力的计算,有用功、总功、功率、机械效率的计算,利用好不计绳重和摩擦时拉力和物重的关系[F=(G物+G轮)]是本题的关键.