Question

质量为60kg的小明站在水平地面上，利用如图所示装置提升物体A。物体A的质量m_A为72kg，底面积S_A为2×10^-2m²。当小明施加竖直向下的拉力为F₁时，物体A未被拉动，此时物体A对地面的压强p为5×10³Pa，小明对地面的压强为p₁；当小明施加竖直向下的拉力为F₂时，物体A恰好匀速上升，小明对地面的压强为p₂，且p₁：p₂=16: 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）当小明施加竖直向下的拉力F₁时，物体A对地面的压力F_N；

（2）每个滑轮所受的重力G₀；

（3）当小明施加竖直向下的拉力F₂时，整个装置的机械效率η。

Answer

（1）依据公式p=，可知FN=pS=5×103Pa×2×10-2m2=100N          ---------- 2分

（2）当小明施加竖直向下的拉力F1时，物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图7所示。

TA1 =GA- FN′=720N-100N=620N

F1=

    小明对地面的压强p1=

当小明施加竖直向下的拉力F2时，物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图8所示。

F2=

    小明对地面的压强p2=

动滑轮受到的重力G0=60N                                      ---------- 3分

（3）拉力F2==225N

设物体A被提升的高度为h，则滑轮C上升的高度hC=2h，

绳端上升的距离s=2hC=4h

η=                        ---------- 2分

【解析】略