问题
计算题
如图所示,用滑轮组提升水中的物体A,若物体的质量为140kg,体积为60dm3,滑轮组的机械效率为80%,取g=10N/kg,不计绳重及轮与轴的摩擦,求:
(1)物体A在水中被匀速提升时,拉力F是多大?
(2)如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体A相连,而连接滑轮组的绳子所能承受的最大拉力为350N,当物体露出水的体积多大时绳子会断?
答案
解:
(1)物体A在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=600N, G=mg=1400N,动滑轮上有四股绳子,提升时,绳子自由端移动距离是重物上升高度的4倍,即s=4h,因此在水中匀速提升时的机械效率 解之=250N
(2)设动滑轮重为G0,由匀速上升的力的平衡条件有F=(G0+G-F浮)/n 得G0=4F+F浮-G=200N 当绳中拉力达最大值Fm=350N时,设物体部分露出水面后浮力变为F浮',同理 Fm=(G0+G-F浮')/n 得F浮'= G0+G-4Fm=200N 由于所以露出水面的体积为=40dm3 。