Question

如圖是工廠車間里用來吊運物體的天車及其滑輪組示意圖，鋼絲繩用2000N的力將重為6000N的物體勻速吊起．若在1min內，貨物從地面被提升到6m高處，求：
（1）鋼絲繩提升貨物時所做的有用功和有用功率；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）要提高滑輪組的機械效率，可采用哪些方法？（答出2種方法即可）

Answer 1

解：（1）提升貨物時的有用功W_有=Gh=6000N×6m=3.6×10⁴J
有用功的功率P===6×10²W
（2）拉力前進的距離L=4h=4×6m=24m；
拉力做的總功W_總=FL=2000N×24m=4.8×10⁴J
則η=×100%=75%．
（3）要增大機械效率，應減小額外功，即減小動滑輪的重量，和摩擦力，同時所吊東西越重，額外功相對就越少．故可以
①減輕動滑輪的重量；
②在滑輪轉軸處加潤滑油，減小摩擦；
③在機械允許的范圍內，每次盡可能吊起更重的物體．
答：（1）有用功為3.6×10⁴J，功率為6×10²W；（2）機械效率為75%；
（3）①減輕動滑輪的重量；
②在滑輪轉軸處加潤滑油，減小摩擦；
③在機械允許的范圍內，每次盡可能吊起更重的物體．（任選2個）
分析：（1）已知貨物的重量和上升的高度可求有用功；由功和時間和功率公式可求得功率；
（2）由滑輪組的特點可求得拉力的距離，由拉力和拉力的距離求得總功，由有用功和總功利用機械效率公式可求得機械效率；
（3）拉力所做的額外功主要是因為摩擦力和動滑輪的重力，可以從這兩方面進行考慮．
點評：增大機械效率即減小額外功所占的比例，故機械效率還與吊起的重物的重量有關．