求:(1)v=?(2)η 最大 =?
解:
(1)①∵F 浮 =ρ 液 gV 排
∴两种情况下物体受到的浮力分别为F 浮1 =ρ 水 ?g?S?(H-h 1 )=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.02m 2 ×(8m-2m)=1200N
F 浮2 =ρ 水 ?g?S?(H-h 2 )=1.0×10 3 kg/m 3 ×10N/kg×0.02m 2 ×(8m-4m)=800N
②物体在水中匀速上升过程中,G=F 浮 +T
∴T 1 =G-F 浮1 ,T 2 =G-F 浮2
T 1 T 2 = G? F 浮1 G? F 浮2 = 39 41
代入数值得 G? 1200N G? 800N = 39 41
解得G=9000N;
③∵η= W 有用 W 总 = W 有用 W 有用 + W 额
∴82%= G? F 浮2 G? F 浮2 + G 动
代入数值得82%= 9000N?800N 9000N?800N+ G 0
解得G 动 =1800N;
④∵F= 1 n (G+G 0 )
∴作用在动滑轮上的绳子是段数为n= G? F 浮1 + G 动 F 1 = 9000N?1200N+1800N 2400N =4
第二次作用在绳子自由端的拉力为F 2 = 1 n (G-F 浮2 +G 动 )= 1 4 (9000N-800N+1800N)=2500N
∵P=Fv
∴绳子自由端移动的速度为v= P 2 F 2 = 600W 2500N =0.24m/s
∴滑轮组匀速上升的速度为v 物 = 1 4 v= 1 4 ×0.24m/s=0.06m/s;
(2)滑轮组的最大机械效率为η 最大 = W 有用 W 有用 + W 额 = G G+ G 动 = 9000N 9000N+1800N ×100%≈83%.
答:(1)此滑轮组匀速上升的速度为0.06m/s;
(2)此滑轮组最高的机械效率约为83%.
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