用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重50N,重490N的货物上升速度是0.6m/s,拉力F的功率是是420W(不计绳重)。求:
(1)滑轮组自由端的拉力F是多少?
(2)滑轮组的机械效率η?
(3)货物上升3m过程中,克服摩擦力做的功Wf?。
解析:
(1)设物体上升h,绳子自由端拉出的长度为S,则
S=nh=2h
不难推出,绳子自由端拉出的速度v跟物体上升的速度vG的关系为:
v=2vG=2×0.6m/s=1.2m/s
因为功率P=Fv,所以
F= | P | = | 420W | =350N |
v | 1.2m/s |
(2)物体上升过程中,系统所做的有用功为:W有用=Gh
总功为:W总=FS=Fnh=2Fh
其机械效率为:
η= | W有用 | = | Gh | = | G | = | 490N | =70% |
W总 | 2Fh | 2F | 2×350N |
(3)贷物上升3m的过程中,所做的总功为:
W1=FS=Fnh’=350N×2×3m=2100J
有用功:
W2=Gh’=490N×3m=1470J
额外功:
W3=W1-W2=2100J-1470J=630J
克服动滑轮重做功:
W4=G动h’=50N×3m=150J
克服摩擦做功:
Wf=W3-W4=630J -150J=480J
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