问题 计算题

图是一个建筑工地提升物体装置的示意图,其中AB是一个以0为支点的杠杆,且AO: OB =3:4.D是一个系在杠杆B端的配重物体,重为2580N。人可以通过固定在杠杆A端的滑轮组提升物体。有一质量为60 kg的工人站在水平地面上,他对地面的压强P0=1.2×104 Pa。他利用该装置匀速提升一 块木材时,他对地面的压强p1=0.8×104 Pa,配重物体D受到的支持力为 FN1;他利用该装置匀速提升一块钢材时,他向下的拉力为F2,配重物体D受到的支持力为FN2;已知FN1:FN2 =7:6,提升木材时滑轮组的机械效率η= 90%,每个滑轮质量都相等,绳重及滑轮与轴的摩擦不计,不计杆的重力,g 取10 N/kg.求:

(1)工人提升木材时向下的拉力F1

(2)工人提着钢材以0.3m/s的速度匀速上升过程中做功的功率.

答案

解:

人站在地面上时受力如图甲a所示,提升木材时,人站在地面上受力如图b 所示,提升钢材时,人站在地面上受力如图c所示;提升木材时动滑轮受力如图乙所示,杠杆A端定滑轮受力如图丙所示,杠杆受力及力臂如图丁所示,配重物体受力如图戊所示;提升钢材时动滑轮受力如图己所示,杠杆A端定滑轮受力如图庚所示,杠杆受力及力臂如图辛所示,配重物体受力如图壬所示.

(1)由图甲a可知:G=p0S                                          ①

提升木材时人受力如图b所示:G=F1+p1S,                 ②

由①②式得:

(2)提升木材时,

G=2F1- η2F1=400 N(l -90%)=40 N

提升木材时定滑轮受力根据图丙可知,FA1 =3F1+G=640 N

提升木材时杠杆受力根据图丁可知FA1×L1=FB1×L2

 FA1×L1=(GD - FN1)×L2

FN1=GDFA1=2580N-×640N=2100N。

提起钢材时,配重物体受到的支持力FN2= ×2100N=1800N

提起钢材时,定滑轮对杠杆的拉力为FA2,FA2×L1=(GD-FN2)×L2

FA2= (GD-FN2)=×(2580N-1800N)=1040N。

提起钢材时,工人对绳的拉力为F2,FA2=3F2+G

F2 = (FA2 - G)/3 =N。

工人提着钢材以0 .3 m/s的速度匀速上升需要的功率为P,

P=F22v=N×2×0.3m/s=200W。

单项选择题
问答题 简答题