游乐场内有一种叫“空中飞椅”的游乐项目,示意图如下图所示,在半径为r=4m的水平转盘的边缘固定着N=10条长为L=10m的钢绳,纲绳的另一端连接着座椅(图中只画出2个),转盘在
游乐场内有一种叫“空中飞椅”的游乐项目,示意图如下图所示,在半径为 r =4 m的水平转盘的边缘固定着 N =10条长为 L =10 m的钢绳,纲绳的另一端连接着座椅(图中只画出2个),转盘在电动机带动下可绕穿过其中心的竖直轴 O 转动.设在每个座椅内坐着质量相同的人,可将人和座椅看成是一个质点,人和座椅的质量为 m =60 kg,已知重力加速度为 g =10 m/s 2 ,不计钢绳的重力及空气的阻力.当转盘以某一角速度 w 匀 速转动时,座椅从静止开始随着转盘的转动而升高,经过一段时间后达到稳定状态,此时钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为 =37 °.求
(1)稳定时钢绳对座椅的拉力 F 的大小及转盘转动的角速度 ω ;
(2)每个座椅从静止开始到随转盘稳定转动的过程中,绳子的拉力对座椅做的功;
(3)如果带动转盘的电动机输出机械功率的效率为80%,转盘因自身转动及克服各种摩擦损失的机械功率为20%,求从座椅开始运动到随转盘稳定转动的过程中,电动机消耗的电能.
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