Question

一个关于机械效率的物理题。

用70牛的拉力F恰能使质量为20千克的实心物体在水中缓慢上升，若物体的密度是2.5×103千克/米3，不计水的阻力、绳重和摩擦，问：
（1）物体未被拉出水面时，滑轮组的机械效率是多少？
（2）从物体部分被拉出水面起直至全部露出水面的过程中，滑轮组的机械效率将如何变化？试说明原因。

有一个这样的图：一个物体在水中，被一个滑轮组勾着，滑轮组能省一半的力，自由端向下。

Answer 1

（1）物体未被拉出水面时，动滑轮拉物体的力为F拉=G-F浮。
下面先算出F浮 因为物体未被拉出水面 ，所以V排=V物=m物/ρ物=20/2500=0.008立方米，则F浮=ρ水gV物=1000x10x0.008=80N
所以F拉=G-F浮=mg-F浮=20x10-80=120N
n为绳子段数 F是自由端拉力 根据η=F拉/nF=120/2x70=85.7%
（2）物体部分被拉出水面起直至全部露出水面的过程中,物体浸入水中的体积逐渐减小，所以F浮逐渐减小。
从F拉=G-F浮可以看出，由于F浮减小，F拉增大，相当于物重不断增加，在滑轮组的效率一节中学过：同一滑轮组，提升的物重越大，效率越高，用在这里得出：滑轮组的机械效率将变大