Question

某海港工人常用如图所示的滑轮组移动货物（已知图甲、图乙两滑轮组虚线框部分完全相同）．现用图甲滑轮组拉着重4000N的集装箱，沿水平方向匀速运动40m，用时80s，钢绳自由端的拉力F做的功为16000J，此时该滑轮组的机械效率为75%（不计绳重及滑轮摩擦）．求：
（1）绳自由端移动的速度；
（2）集装箱受到的摩擦力；
（3）若由图甲所示的水平拉动，改为如图乙所示的竖直拉动，机械效率将如何变化？为什么？（请简要说明，不需要计算）

Answer

（1）根据s=2h求出拉力移动距离，根据v=求出绳子自由端移动速度；
（2）根据η=求出克服摩擦力做的有用功，根据W=fs求出摩擦力的大小；
（3）若绳子自由端移动距离不变，使用的是同一滑轮组，额外功不变，物体的重力大于摩擦力，所以有用功变大，根据η==可知机械效率的变化情况．
【解析】
（1）绳子移动距离s=2×40m=80m，
绳子自由端移动速度：v===1m/s；
（2）∵η=，
∴W有用=η×W总=16000J×75%=l2000J，
此题中拉动箱子时，克服摩擦力做的功为有用功，
∵W有用=fs，
∴摩擦力：f===300N；
（3）若绳子自由端移动距离不变，使用的是同一滑轮组，额外功不变，物体的重力大于摩擦力，所以有用功变大，根据η==可知机械效率变大．
答：（1）绳自由端移动的速度为1m/s；
（2）集装箱受到的摩擦力为300N；
（3）若绳子自由端移动距离不变，使用的是同一滑轮组，额外功不变，物体的重力大于摩擦力，所以有用功变大，根据η==可知机械效率变大．