在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拨的意志和自强不息的精神

简单机械 已结 1 466
陈萍萍
陈萍萍 2021-4-9 13:25

在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拨的意志和自强不息的精神。为了探究这一过程,可将简化为如图所示的滑轮组模型。设运动员的质量为65kg,吊篮的质量为25kg,g=10N/kg,在此运动员的拉力下,人和吊篮匀速上升。请回答下列问题:

(1)在忽略绳重,滑轮自身重力和摩擦的情况下,求人对绳的拉力大小;

(2)在匀速上升过程中,吊篮对运动员的支持力大小;

(3)由于滑轮重力和摩擦力的影响,人实际对绳的拉力大小为250N,求此时该滑轮组的机械效率。


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1条回答
  •  康军霞
    康军霞 (最佳回答者)
    2021-4-13 13:08

    解析:

    (1)此类问题可利用选项合适的整体作为分析对象,然后对其受力分析,并根据平衡力的知识进行解析。对于本题可将如以下图示的物体作为一个整体进行受力分析。向上的是5段绳子向上的拉力(同一根绳子各拉力相等),设每根绳子向上的拉力为F,则向上的合为5F。而向下的作用力为其总重力G。由于其匀速直线运动,因此

    5F=G  即

    F=

    1

    G=

    1

    ×(65kg+25kg)×10N/kg=180N

    5

    5

    而人对绳子的拉力与绳子对人的拉是一对作用力与反作用力,故大小相等。即人对绳子的拉力也是180N

    (2)此时,对运动员进行受力分析。他受重力、向上的拉力和向上的支持力的作用。显然三力平衡。故

    F支+F=G人

    F支=G人-F=65kg×10N/kg-180N=470N

    (3)此时的目的是将运动员拉起,故对运动员所做的功是有用功,对吊篮等所做的功为额外功。此时的机械效率是:

    η=

    Gh

    =

    65kg×10N/kg

    =86.7%

    F(4h-h)

    3×250N

    因为相对定滑轮来说,绳子拉出的长度为4h,而人上升h,故人实际拉出的绳长为4h-h=3h


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