如图所示,是用滑轮组打捞水中物体的示意图,已知物体A的体积为2×10-2m3.当用F1拉绳子自由端时,物

贝贝小虾米
贝贝小虾米 2021-4-2 09:45

如图所示,是用滑轮组打捞水中物体的示意图,已知物体A的体积为2×10-2m3.当用F1拉绳子自由端时,物体A在水内以0.1m/s的速度匀速上升(未出水面),滑轮组的机械效率为75%.当物体A完全在水外匀速上升时,加在绳子自由端的拉力为F2,此过程中滑轮组的机械效率为80%,不计绳重和摩擦,g取10N/kg.求:

(1)物体A在水中匀速上升时,拉力F1的功率;
(2)物体A的密度


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1条回答
  •  于伟
    于伟 (最佳回答者)
    2021-4-15 09:09

    解析:

    物体浸没在水中时,受到的浮力:

    F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m3

    =200N

    设物体A的密度为ρ,则其重力为:

    G=mg=ρgV物=ρ×10×2×10-2=0.2ρ

    浸没在水中时,其机械效率为:

    η=

    W有用

    =

    (G-F)h

    =

    G-200

    =

    0.2ρ-200

    W

    (G+G-F)h

    G+G-F

    G+G-200

    即:

    75%=

    0.2ρ-200


    G+G-200


     

    ……(1)

    同理,当物体完全离开水面,其机构效率:

    80%=

    0.2ρ

    G+G

                       ……(2)

    联立(1)、(2)可得:

    ρ=4×103(kg/m3)

    物体A的重力:

    G=0.2ρ=0.2×4×103=800N

    浸没时,机械效率还可以表示为:

    η=

    (G-F)h

    =

    800-200


    F1S

    2F1


    F1=

    G-F

    =

    800N-200N

    =400N

    2×75%

    F1的功率是:

    P=F1v=F1×2vA=400N×2×0.1m/s=80W


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