举报 赞 ZQLLIZ 幼苗 共回答了17个问题 采纳率：94.1% 举报 解题思路：由图知，承担物重的绳子股数n=2，则s=2h， （1）知道物重和上升的高度，利用W=Gh求有用功； （2）知道滑轮组的 …
滑轮组的工作原理与效率
在物理学和工程应用中，滑轮组是一种简单而高效的机械装置，常用于提升重物以节省人力。如图所示，一个典型的滑轮组通常由定滑轮和动滑轮组合而成。当我们需要在5秒时间内，将重达G=400N的物体匀速提升时，滑轮组的设计至关重要。匀速提升意味着物体的速度保持不变，这要求施加在绳子自由端的拉力必须稳定，且整个系统处于受力平衡状态。通过合理配置滑轮，我们可以显著减少所需拉力，但可能会以增加拉绳距离为代价。
力学分析与计算
假设图示滑轮组由两个动滑轮和两个定滑轮组成（例如常见的四段绳子承重结构），那么该滑轮组的机械利益（即省力倍数）理论上为4。这意味着，要匀速提升400N的重物，在忽略摩擦和绳子重量的理想情况下，所需施加的拉力F = G / 4 = 100N。在5秒内完成提升，我们还需要考虑提升的高度。例如，若物体被提升了2米，则绳子自由端需要移动8米的距离。此时，拉力的功率P = (F × s) / t = (100N × 8m) / 5s = 160W。这展示了滑轮组如何将较大的重力转化为较小的拉力，但需要作用力移动更长的距离来保持做功守恒。
在实际操作中，我们必须考虑滑轮轴的摩擦力和绳子的自重，这些因素会导致实际所需的拉力略大于理论值。因此，工程师在设计和选用滑轮组时，会引入机械效率η的概念。例如，若该滑轮组的效率为80%，则实际拉力约为125N。确保在5秒内匀速完成作业，不仅需要稳定的施力，还需要对速度进行控制，以避免加速度引起的额外负载。总之，通过滑轮组的巧妙应用，我们能够以更可控、更省力的方式完成重物的搬运与提升任务。
