建筑工地上,工人们需要将一堆建材运到10m高处。姜荣同学设计安装了如图所示的装置。装置中每个滑轮重100N。工人利用该装置每次提升一块重900N的建材,该工人拉绳子的速度是0.8m/s,在施工过程中:
(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?
(2)该装置的机械效率是多少?(不计绳重和摩擦)
(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作,将该装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定在0.4m/s)。她到仓库找到了两台电动机,铭牌上的部分数据如下表所示,她要选用其中的一台。请你帮助选择,就你所选的电动机,说明如何使用该装置才能做到合理配置。
解析:
(1)其有用功是:
W有用=Gh=900N×10m
=9×103J
(2)所做的额外功,即克服动滑轮重所做的功是:
W额外=G动h=100N×10m=103J
其机械效率是:
η= | W有用 | = | 9×103J | =90% |
W有用+W额外 | 9×103J +103J |
(3)设选择“220V 0.8KW”的电动机。则
其有用功率为:
P有用=G’v<0>
G’< | 0.8×103W | = | 0.8×103W | =2×103N |
v | 0.4m/s |
一次吊起的建材的数量是:
n< | 2×103N | ≈2 |
900N |
取2块建材,且此时的吊装置功率是:
P=(G'+G动)v=(900N×2+100N)×0.4m/s
=760W < 800W =0.8kW
故功率是匹配的。也即此电动机可能拉得动。且由于拉重物越重,机械效率越高。故一次吊起2块建材比较合理。
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