Question

小明家最近購置了一套新房，為了幫助爸爸將重600N的裝修材料運送到6m高的樓上，小明利用物理課上學過的滑輪組，設計了如圖甲所示的材料搬運方案(其中每個滑輪重30N，繩子足夠長，所能承受的最大拉力為250N，不計繩重及摩擦)．

(1)計算說明繩子的拉力是否超過繩子的最大承受力?

(2)小明爸爸觀察了該裝置后，他想如果將該裝置的滑輪位置顛倒(圖20乙)是否會更省力一些，請你按照小明爸爸的想法，用筆畫線在乙圖繞上繩子并說明小明爸爸的想法是否正確．

(3)求兩種方案的機械效率之比?

(4)綜合分析評估兩個方案，你認為哪個方案更好一些?說明理由．

Answer 1

（1）F_甲 ＝（G _物 ＋ G_動）／n＝(600＋30) ／3＝210N

∵210N ＜ 250N,∴沒有超過繩的最大拉力

（2）圖略 F_乙＝（G _物 ＋ 2G_動）／n＝(600＋60) ／4＝165N

爸爸的想法正確.

（3）由η＝W_有／W_總＝Gh／FS＝G _物／(G _物 ＋ G動)

有η₁／η₂＝G _物／(G _物 ＋ G_動)×（G _物 ＋ 2G_動）／G _物＝22／21

（4）小明的方案η比較高；爸爸的方案更省力；但是小明的方案比較安全、方便；綜合三個因素分析，小明方案好.