問題詳情:
如圖所示,是利用器械提升重物的示意圖.王師傅重,與地面的接觸面積為,動滑輪重.當滑輪下未掛重物時,王師傅用大小為的力勻速舉起槓桿的端,使槓桿在水平位置平衡時,他對地面的壓強;當滑輪下加掛重物後,他用的力勻速舉起槓桿的端,使槓桿再次在水平位置平衡.假設王師傅用的力和繩端用的力始終沿豎直方向.(槓桿、繩重和機械間摩擦忽略不計,取)求:
()王師傅自由站在水平地面時,對地面的壓強.
()滑輪下未掛重物時,王師傅所用的力.
()滑輪下所掛重物的重力.
【回答】
(1)2×104Pa;(2)150N;(3)900N.
【解析】
【分析】
(1)王師傅自由站在水平地面時,對地面的壓力和自身的重力相等,根據p=求出對地面的壓強;
(2)當滑輪下未掛重物時,根據F=pS求出王師傅對水平地面的壓力,根據王師傅對水平地面的壓力等於自身的重力加上槓杆的壓力,也是王師傅所用的力F1;
(3)當滑輪下未掛重物時,由圖可知動滑輪受到兩個相向上的拉力和豎直向下的重力,根據平衡條件求出繩子的拉力,根據槓桿的平衡條件求出力臂的關係,當滑輪下加掛重物G後,根據槓桿的平衡條件求出繩子的拉力,把動滑輪和重物看做整體,受到豎直向上兩股繩子的拉力,豎直向下動滑輪和物體的重力之和,根據平衡條件求出物體的重力.
【詳解】
(1)王師傅自由站在水平地面時,對地面的壓力:
F=G=800N,
對地面的壓強:
p===2×104Pa;
(2)當滑輪下未掛重物時,王師傅對水平地面的壓力:
F′=p′S=2.375×104Pa×4×10−2m2=950N,
因王師傅對水平地面的壓力等於自身的重力加上槓杆的壓力,
所以,王師傅所用的力:
F1=F′−G=950N−800N=150N;
(3)當滑輪下未掛重物時,由圖可知動滑輪受到兩個相向上的拉力和豎直向下的重力,
則繩子的拉力FB=G動=×100N=50N,
由槓桿的平衡條件可得:F1OA=FBOB,
則===,
當滑輪下加掛重物G後,由槓桿的平衡條件可得:F2OA=F′BOB,
則B繩子的拉力F′B=F2=×1500N=500N,
把動滑輪和重物看做整體,受到豎直向上兩股繩子的拉力,豎直向下動滑輪和物體的重力之和,
由平衡條件可得:2F′B=G動+G,
則G=2F′B−G動=2×500N−100N=900N.
知識點:槓桿
題型:計算題