Question

學習了簡單機械的有關知識后，小強同學自制了一種簡易升降晾衣架，它由四個定滑輪和兩個動滑輪組成，繩子的一段固定在天花板上，人用力拉繩子的自由端可以使晾衣架勻速上升，晾衣架在勻速上升過程中橫梁保持水平，如圖所示．將40N的衣物掛在晾衣架上，人拉繩的力為12.5N時，衣物勻速上升，忽略繩重及摩擦．求：

（1）此時該裝置的機械效率；
（2）將60N的衣物掛在晾衣架上，使其勻速上升1米，人所做的總功．

Answer 1

（1）∵G=40N，F=12.5N，
∴該裝置的機械效率為：η======80%．
（2）∵G=40N，F=12.5N，設晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重G_架，
由力的平衡可知：F=（G_架+G）
則晾衣架橫梁（含動滑輪）的總重力為：G_架=4F﹣G=4×12.5N﹣40N=10N；
而由于第二次提升物體的重力為：G_衣=60N，
∴此時的拉力為：F′=（G_架+G_衣）=×（10N+60N）=17.5N，
而物體上升的高度h=1m，則繩子末端移動的距離為：S=4h=4×1m=4m，
∴人做的總功為：W=FS=17.5N×4m=70J．
答：（1）此時該裝置的機械效率為80%．
（2）將60N的衣物掛在晾衣架上，使其勻速上升1米，人所做的總功為70J．　

解析