
池底部对石材的支持力的变化等于滑轮组下端绳子拉石材的拉力变化:
△F支=T=3F-G动=3×120N-50N=310N;
(2)石材浸没在水中时,对动滑轮受力分析如图4所示:

人拉绳端的力F拉1=
G石+G动−F浮 |
3 |
其中石材所受浮力F浮=ρ水gV排=
G石 |
ρ石 |
石材在空气中时,受力分析如图5所示:
人拉绳端的力F拉2=
G石+G动 |
3 |
设石材浸没在水中被拉起时地面对人的最大支持力为N1,石材在空气中时地面对人的最小支持力为N2,

所以对于石材浸没在水中和在空气中分别有
G人=N1+F拉1′,G人=N2+F拉2′,
因为F拉1′与F拉1大小相等,F拉2′与F拉2大小相等,且N1:N2=29:21,
代入数据解得:G石=1000N,F浮=400N,
石材浸没在水中时滑轮组的机械效率η1=
G石−F浮 |
G石+G动−F浮 |
石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率η2=
G石 |
G石+G动 |
所以
η1 |
η2 |
G石−F浮 |
G石+G动−F浮 |
G石+G动 |
G石 |
1000N−400N |
1000N+50N−400N |
1000N+50N |
1000N |
63 |
65 |
(3)人拉绳的功率:P=F拉2×nv=(G物+G动)v物=(1000N+50N)×0.2m/s=210W.
答:(1)与打捞前相比,当人用120N的力拉绳端时,水池底部对石材的支持力变化了310N;
(2)η1与η2的比值为63:65;
(3)当石材完全露出水面以后,人拉绳子的功率为210W.