Question

如圖所示．“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重設(shè)備．OC段為平衡臂，C端裝有配重體，質(zhì)量為1t，OD段叫吊臂，E處裝有起吊重物的滑輪組，可在O、D兩點間移動．其中OC=12m，OE=15m，OD=25m．滑輪組重力及摩擦忽略不計．（g取10N/kg）
（1）塔吊底座是由混凝土構(gòu)件和砂、石、土等固體散料共同組成，組合后底面積大且質(zhì)量也較大．
解釋：底座面積大是為了______；底座質(zhì)量大是為了______．
（2）當(dāng)滑輪組在E、D兩點間移動的過程中，用此“塔吊”能起吊重物的最大質(zhì)量是多少？
（3）在某次施工過程中，工人師傅用“塔吊”在30s內(nèi)把重為6000N的建筑材料提升到15m高處，“塔吊”對物體做功的功率是多少？

Answer 1

解：（1）塔吊底座底面積大，增大了吊塔與地面的接觸面積，減小了對地面的壓強；底座質(zhì)量大是為了降低重心，增加吊塔的穩(wěn)定性．
且質(zhì)量也較大．
（2）根據(jù)杠桿平衡原理F₁L₁=F₂L₂知，F(xiàn)₁、L₁一定L₂越小F₂越大，滑輪組在E、D兩點間移動的過程中，在E點時L₂最小，所以在E點時能吊起的質(zhì)量最大，已知C端配重體質(zhì)量為m=1t=1000kg，設(shè)吊起的最大質(zhì)量為m'，
滑輪組在E處時，由杠桿平衡原理知：mg?OC=m'g?OE，
即：1000kg×9.8N/kg×12m=m'×9.8N/kg×15m
則m'=800kg．
（3）塔吊對重物做功W=mgh=6000N×15m=9×10⁴J，
“塔吊”對物體做功的功率P===3000W．
故答案為：（1）增大受力面積，減小壓強；降低重心，增加穩(wěn)定性．
（2）用此“塔吊”能起吊重物的最大質(zhì)量是800kg．
（3）“塔吊”對物體做功的功率是3000W．
分析：解此題要知道：
（1）壓強的大小與壓力大小、受力面積大小有關(guān)．壓力一定，受力面積越小，壓強越大；受力面積一定，壓力越大，壓強越大．
物體重心越低，越穩(wěn)定，不容易倒．
（2）實際“塔吊”是一個受力情況比較復(fù)雜的機械，本題對其作了理想化的處理變成了一個杠桿，支點在O處，動力在C處，阻力在可移動的E處，利用杠桿平衡原理即可確定在E處時可吊起的貨物最重，并求出在D點時能夠安全起吊重物的最大質(zhì)量．
（3）利用功的公式W=FS求出做的功，再利用P=可求出功率．
點評：學(xué)會從實際物體中抽象出物理模型，并能確定杠桿的要素，是能將所學(xué)物理知識用于生活實際的具體體現(xiàn)．用杠桿平衡條件解決實際生活問題的能力，可提高自已的分析解題能力．