Question

小明和哥哥一起制作了一個牽引裝置用來鍛煉身體，如圖所示。圓柱體的質量為3kg，底面積為1dm²，高15cm，小明測得哥哥用40N的力3s將圓柱體勻速舉高0.3 m。（g取10 N/kg）
（1）將圓柱體平放在地面上，圓柱體對地面的壓強是多大？
（2）此裝置的機械效率是多大？
（3）哥哥在提升圓柱體的過程中做額外功可能是因為                   造成的。現在給你一個彈簧測力計、一瓶機油，請你設計一個簡單實驗方案，來驗證你的觀點。
（4）將此裝置的圓柱體放入水中提升（圓柱體未露出水面），應用多大的力？

Answer 1

解：（1）P===3×10³Pa。
       （2）η==75%。
       （3）因定滑輪與繩子摩擦。用機油點滑輪潤滑，再用彈簧秤測拉力F，再測幾個進行比較。 
      （4）圓柱體浸沒在水中所受浮力 F_浮=ρ_液gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10^－3 m³=15N，G=mg=3kg×10N/kg=30N。所以不用裝置直接用手提繩的力F_拉=G-F_浮=30N-15N=15N，
 η=，所以F′=F_拉/η=15N/75%=20N。