Question

一輛汽車不慎陷入泥里，司機準備用如圖所示的滑輪以最省力的方式組裝成滑輪組，以便將汽車從泥地中拉出來．
（1）在圖中畫出滑輪組最省力繩子的繞法．
（2）如果汽車在勻速移動的過程中受到的平均阻力為1200N，不計繩重、動滑輪重和摩擦，則司機拉繩子的力是多大？（應寫出理由或公式）
（3）司機拉繩時用30s的時間使汽車前進2m，求司機拉繩時的速度．

Answer 1

解：（1）由圖示可知，有一個定滑輪，一個動滑輪，滑輪組最大承重繩子的有關股數n=3，滑輪組繞法如圖所示；
（2）由圖示可在，滑輪組承重繩子的有效股數n=3，則拉力F===400N；
（3）繩子自由端移動的距離s=ns_汽車=3×2m=6m，
司機拉繩子的速度v===0.2m/s；
答：（1）滑輪組繞法如圖所示；
（2）司機拉繩子的力是40N；
（3）司機拉繩時的速度是0.2m/s．
分析：（1）要想使滑輪組最省力，那么就要使滑輪組承擔汽車拉力的繩子的段數最多．再根據滑輪組的省力情況由連接動滑輪的繩子的段數決定，最終確定繞繩的方法．
（2）確定滑輪組承重繩子的有效股數，然后由滑輪組公式求出拉力大小．
（3）求出繩子自由端移動的距離，然后由速度公式求出拉繩子的速度．
點評：定滑輪能改變力的方向但不省力；動滑輪的特點省一半的力但不能改變力的方向．使用滑輪組沿水平方向拉物體時，若物體移動s，承擔汽車與水平面間的摩擦力的繩的股數是n股，則繩自由端移動的距離s′=ns，動力作用的繩端移動的速度是物體移動速度的n倍．