在一次物理课上,小明利用老师提供的完全相同的滑轮,设计了如图所示的实验装置,当它下端挂一个20N的重物时,测得绳子自由端的拉力为8N,物体上升的距离为0.2m。请你帮他解决以下几个问题(不计绳重和摩擦):
(1)绳子自由端移动的距离;
(2)该装置的机械效率;
(3)每个滑轮的重力。
解析:
(1)由图可知,滑轮组中有两个动滑轮,需要分别研究,
则绳子自由端移动的距离:
s=2×2×h=4h=4×0.2m=0.8m;
(2)拉力做的总功:
W总=Fs=8N×0.8m=6.4J,
有用功:
W有用=Gh=20N×0.2m=4J;
该装置的机械效率:
=62.5%;
(3)额外功:
W额=W总﹣W有=6.4J﹣4J=2.4J,
最下面的动滑轮上升高度为h,则中间的动滑轮上升高度为2h,
不计绳重和摩擦,且各滑轮完全相同,
由W额=G动h+G动×2h=3G动h可得动滑轮的重力:
=4N;
故
(1)绳子自由端移动的距离为0.8m;
(2)该装置的机械效率为62.5%;
(3)动滑轮的重力为4N。
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