Question

小明和哥哥一起制作了一个牵引装置用来锻炼身体，如图所示。圆柱体的质量为3kg，底面积为1dm²，高15cm，小明测得哥哥用40N的力3s将圆柱体匀速举高0.3 m。（g取10 N/kg）
（1）将圆柱体平放在地面上，圆柱体对地面的压强是多大？
（2）此装置的机械效率是多大？
（3）哥哥在提升圆柱体的过程中做额外功可能是因为                   造成的。现在给你一个弹簧测力计、一瓶机油，请你设计一个简单实验方案，来验证你的观点。
（4）将此装置的圆柱体放入水中提升（圆柱体未露出水面），应用多大的力？

Answer 1

解：（1）P===3×10³Pa。
       （2）η==75%。
       （3）因定滑轮与绳子摩擦。用机油点滑轮润滑，再用弹簧秤测拉力F，再测几个进行比较。 
      （4）圆柱体浸没在水中所受浮力 F_浮=ρ_液gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10^－3 m³=15N，G=mg=3kg×10N/kg=30N。所以不用装置直接用手提绳的力F_拉=G-F_浮=30N-15N=15N，
 η=，所以F′=F_拉/η=15N/75%=20N。