“转大运”是大力士比赛中的一个项目,如图甲所示,长为4 m的杠杆一端固定并保持水平,将重量300 kg的重物系在距离支点2.5 m的位置,选手将重物抬离地面后,沿顺时针绕圈30 s,杠杆转动角度为180°,如图乙所示.(杠杆重力不计,g取10 N/kg,π=3.14)
(1)选手将重物抬离地面后转圈过程中,选手对重物________(选填“做功”或“不做功”).
(2)若重物底面积为0.25 m2,则重物放在水平地面上时对地面的压强是多少?
(3)选手要将重物刚好抬离地面,至少需要施加多大的力?
(4)该选手绕圈过程中的平均速度是多少?(计算结果保留2位小数)
解析:
(1)对物体施加的力方向在竖直方向,而物体沿水平方向转动,故在力的方向上没有移动距离,故不做功。
(2)其压强是
p=F/S=mg/S
=(300kg×10N/kg)/0.25m2
=750Pa
(3)设其力的大小为F,则根据杠杆的平衡条件知
F×(4-2.5)m=300kg×10N/kg×2.5m
解之得:
F=5000N
(4)其转动180°移动的距离是
s=2×(4-2.5)m×3.14/2
=4.71m
其平均速度是
v=s/t=4.71m/30s
=0.16m/s
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