Question

用如圖所示的滑輪組提升貨物，已知?jiǎng)踊�輪�?0N，貨物重360N、上升速度是0.3m/s，拉力F的功率是180W（不計(jì)繩重）．求：
（1）滑輪組的機(jī)械效率η
（2）貨物上升3m過程中，克服摩擦力做的功．

Answer 1

【答案】分析：（1）由圖知，承擔(dān)物重的繩子段數(shù)是3段，已知物體上升的速度，可以得到手拉繩子的速度；已知拉力的功率和手拉繩子的速度，可以得到拉力的大��；已知物重、拉力和承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，利用公式η=計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（2）已知拉力和承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，可以得到繩子自由端被拉下的距離；已知拉力和自由端移動(dòng)的距離，利用公式W=Fs得到拉力做的總功；已知物重、動(dòng)滑輪重和上升高度，利用W=Gh可以得到克服物重、動(dòng)滑輪重做的功；已知總功和克服物重、動(dòng)滑輪重做的功，兩者之差是克服摩擦力做的功．
解答：已知：G=360N  G_動(dòng)=30N  v₁=0.3m/s  P=180W  n=3  h=3m
求：（1）η=？（2）W_f=？
解：
（1）手拉繩子的速度為v₂=3v₁=3×0.3m/s=0.9m/s，
∵P=，
∴作用在繩子自由端的拉力為F===200N，
滑輪組的機(jī)械效率為η=====×100%=60%；
（2）繩子自由端拉下的長度為s=3h=3×3m=9m，
拉力做的總功為W_總=Fs=200N×9m=1800J，
滑輪組克服物重、動(dòng)滑輪重做的功為W_G=Gh=（360N+30N）×3m=1170J，
滑輪組克服摩擦力做的功為W_f=W_總-W_G=1800J-1170J=630J．
答：（1）滑輪組的機(jī)械效率η為60%；
（2）貨物上升3m過程中，克服摩擦力做的功為630J．
點(diǎn)評：在分析滑輪組問題時(shí)，一般不考慮繩重和摩擦，此題另辟蹊徑，在不考慮繩重的前提下，需要應(yīng)用機(jī)械效率知識(shí)求解克服摩擦力做的功，是一道有創(chuàng)新思想的好題，但解答時(shí)一定認(rèn)真審題，不要出錯(cuò)．