最近，重庆电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片。纪录片中，实验人员开着轿车从高处落入滚滚的长江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄。为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起轿车。现重庆一中初二小赵同学对此很感兴趣并对此设计了如图22所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车。实验中用实心物体M代替小车，打捞过程中物体M在水中匀速上升的速度为0.1m/s，此时小赵做功的功率为180W；当物体被打捞出水面后，小赵对绳子施加最大的拉力，恰好能使物体继续按原速度匀速上升。已知：小赵的质量为60kg，物体M的密度为2.5×103kg/m3。（g取10N/kg，设整个过程M均为匀速运动状态，忽略绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流阻力等因素的影响）。求：
（1）物体M的重力GM；
（2）动滑轮的重力G动；
（3）物体M离开水面后，滑轮组的机械效率η。
解析：若以最大拉力提起M，则对绳端的拉力大小等于小赵的重力。故
Fmax=G=mg=60kg×10N/kg=600N
现又设物体的体积为V，则物体的重力为：
GM=ρVg
因为出水后，M所受浮力为零，故
600N = | 1 | (GM+G动)= | 1 | （ρVg+G动）……（1） |
4 | 4 |
而同时，M浸没水中时，其绳端拉出的速度为
v=4vM=4×0.1m/s=0.4m/s
小赵对绳端拉力的大小是：
F= | P | = | 180W | =450N |
v | 0.4m/s |
故
450N= | 1 | （ρVg +G动-ρ水gV）…………（2） |
4 |
联立（1）和（2）式并解之可得：
V=0.06m3
G动=900N
物体的重力大小是：
GM=ρVg=2.5×103kg/m3×0.06m3×10N/kg
=1500N
当物体完全出水后，其机械效率为：
η= | W有用 | = | GMh | = | 1500N | =62.5% |
W总 | GMh+G动h | 1500N+900N |
可见
（1）物体的重力为1500N；
（2）动滑轮重为900N，完全出水后；
（3）其机械效率为62.5%。
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