Question

求物理高手指教！！要有详细步骤！！

（7分）质量为60kg的工人站在岸边静止时，对地面的压强为1.2×104Pa，当其通过如图23所示的装置打捞一沉在水井底部的石材，并使其在水中匀速上升的过程中（石材既脱离了井底又未露出水面），该工人对地面的压强为0.8×104Pa ，已知：在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s的速度匀速上升，该装置中每个滑轮重为60N，其中杠杆AB可绕固定点O在竖直平面内转动，且L1：L2=3：4，重为1395N的立方体配重D用细绳系于杠杆B端。在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对重物D的支持力的最大值与最小值之比为7：6。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，求：（1）石材露出水面前滑轮组的效率为η1；（2）当石材完全露出水面以后，人拉绳子做功的功率P2。

Answer 1

我只能告诉你方法，计算结果你自己算。重物在水中和在脱离水面，人的拉分别为F1和F2，重力为mg=60*9.8N。
F1容易得到，由人对地面的压强改变值得出。mg/s=1.2×10^4Pa;（mg-F1）/S=0.8×10^4Pa (假设人脚和地面接触面积S不变)。
为什么出水后配重D对地面的压力有变化，那是重物C在水中产生浮力的原因，出水后不在受到浮力作用。根据配重D的压力变化和杠杆定律可知：浮力f=1/7*Md*9.8*(4/3).
3*F1=Mc*9.8+60-f，由此得出重物C的重力Mc*9.8。
3*F2=Mc*9.8+60，由此得出F2 （3为三根绳，一个60N的滑轮）
出水后人拉绳子的功率P2=F2*V绳=F2*3*Vc (Vc=0.2m/s)

到此，第一问机械效率也迎刃而解。机械效率为有用功/总功。
总功为F1*L，有用功为Mc*g*H （L为拉出的绳子长度，H为重物上升的高度，L=3H）
效率=Mc*g*H/F1*L=(Mc*g*H/F1*3H)*100% 。