(2014?工人使用如图所示的装置在河边打捞水中的物体M。在打捞过程中,物体M在水中匀速上升。
(1)从图中可以看出,如果n=4,则v=4vM,=4×0.2m/s=0.8m/s,
由P=Fv,得出物体M在水中,人拉绳子。
FT=Pv=360W0.8m/s=450N,
物体m和动滑轮的受力分析:
当物体M在水中匀速上升时,如图A所示.
当所有的物体M都在水面以上并以恒定的速度上升时,如图b所示.
不考虑绳索重量、轴摩擦和物体的水阻力,
∴如果物体浸没在水中,FT=14(GM+G移动-F浮动);
即:GM+G move =F float+4ft-①
如果物体出水,Fmax=14(GM+G移动);
即:GM+G = 4 fmax - ②
当物体被捞出水面时,工人在绳子上施加最大拉力。
∴Fmax=G人=m人g - ③
用① ② ③公式求解:
f浮=4m人g-4ft = 4×70kg×10n/kg-4×450n = 1000n,
来自f float = ρ water gVM:
物体体积M: VM=F漂浮rho水G = 1000n 1×103kg/m3×10n/kg = 0.1 m3,
物体m上的重力:
GM =ρMgVM = 2.5×103kg/m3×10N/kg×0.1 m3 = 2500n;
(2)由② ③公式得出:
移动滑轮上的重力:
G move =4Fmax-GM=4m人G-GM = 2800n-2500n = 300n;
(3)物体M出水后,滑轮组的机械效率:
η=W,其中W总计=GMGM+G动态= 2500N2500N+300N = 89%。
答案:(1)物体M的重力GM为2500N;
(2)动滑轮的重力g为300n;
(3)物体离开水后,机械效率η。滑轮组的故障率是89%。