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:
(1)提升建材时所做的有用功W有用=Gh=900N×10m=9000J,上升速度v物==
=0.4m/s
所用时间t==
=25s,有用功率P有用=
=
=360W。
(2)人的拉力F==
=500N,绳子自由端移动的距离S绳=2S物=2×10m=20m,人所做的总功W总=FS绳=500N×20m=10000J,机械效率η=
×100%=
×100%=90%。
(3)
①选择3.0KW电动机,一次提升8块建材,效率最高。(8块建材;在能拉动的条件下,多提升建材效率高)。
②选择0.8KW的电动机,一次提升2块建材,效率最高。(2块建材;在能拉动的条件下,多提升建材效率高)。
(合理即可,任选其一)