Como se muestra en la Figura A, es un diagrama esquemático del uso de una grúa para rescatar objetos pesados del agua. El motor diésel tira de una forma cilíndrica bajo el agua a través de una polea fija y una polea móvil.
(1) Se sabe que n=2, el peso de la polea móvil G0=200N, de la figura B:
Después de que el objeto sale del agua, la tensión en el extremo libre de la cuerda F1=12 (G 200N) =4000N,
El peso del objeto se resuelve G = 7800N,
El objeto se sumerge en agua, la tensión en el extremo libre de la cuerda F2 = 12 (7800N-F flota 200N) = 3500N,
La solución es que la fuerza de flotación sobre el objeto es F float = 1000N
; (2) ∵G=mg,
∴La masa del objeto pesado es m=Gg=7800N10N/ kg=780kg;
∵F float=ρ líquido gV descarga,
∴El volumen del objeto pesado es V=Vdescarga=F flotador ρ agua g=1000N1.0×103kg/ m3×10N/kg=0.1m3,
La densidad del objeto pesado es ρ=mV=780kg0.1m3=7.8×103kg/m3;
(3) De la Figura C, sabemos que el objeto se eleva a una velocidad v1=0.3m/s después de salir del agua. Se sabe que la tensión en el extremo libre de la cuerda es F1=4000N.
Entonces la potencia de la tensión es P1=Wt=Fst=F1v1=4000N×2× 0.3m/s=. 2400W;
(4) De la Figura C, sabemos que antes de salir del agua, la velocidad de ascenso del objeto es v2=0,4 m/s y el tiempo de ascenso es t2=50 s,
Entonces la altura a la que se eleva el objeto es h=v2t2=0.4m/s×50s=20m,
La distancia que se mueve el extremo libre de la cuerda es s2=2h=2×20m=40m,
El trabajo realizado por la fuerza de tracción es W2=F2s2=3500N×40m=1.4×105J;
∵η=WQdescarga,
∴El calor liberado por gasolina es Qdescarga= W2η＝1.4×105J40=3.5×105J,
∵Q put=mq,
∴La gasolina que se necesita quemar es m=Q put q= 3,5×105J4,6×107J/kg≈0,0076kg=7,6g.
Respuesta:
(1) Cuando el objeto pesado se sumerge en agua, la fuerza de flotación que experimenta es de 1000 N.
(2) La densidad del objeto; objeto pesado es 7,8 × 103 kg/m3;
(3) Después de que el objeto pesado se expone al agua, la potencia del motor de gasolina para tirar del objeto pesado es 2400 W;
( 4) Si la eficiencia del motor de gasolina es 40, entonces el objeto pesado está expuesto al agua. Antes del agua, el consumo de combustible del motor de gasolina es de 7,6 g.