磅秤上有一个重1500N的木箱,小明站在地上,想用如图(甲)所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上,可是他竭尽全力也没有提起,此时磅秤的示数为40kg.于是他改变滑轮组的绕绳方法如图(乙)所示,再去提这个木箱。当木箱匀速上升时,小明对地板的压力为100N,不计轴摩擦和绳重,取g=10N/kg.求小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率。
解析:
图甲中,F拉=G人,n=2,不计轴摩擦和绳重,
拉力
木箱和动滑轮受力:
G箱+G轮=2F拉+F支=2G人+F支=2G人+mg,﹣﹣﹣﹣①
如图乙,改变绕绳方式后,n=3,F拉′+F支′=G人,
∴木箱和动滑轮受力:
G箱+G轮=3F拉′=3(G人﹣F支′),﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:
2G人+mg=3(G人﹣F支′),
而F支′=F压=100N
G人=3F支′+mg=3×100N+40kg×10N/kg=700N,
F拉′=G人﹣F支′=700N﹣100N=600N,
=83.3%。
即:小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率分别为700N、83.3%。
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