（2013•常州）山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟，质量为2t.2013年4月，一男子钻到钟下玩耍，其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断，该男子被困于钟内．闻讯赶到的消防员们迅速组装

Question

（2013•常州）山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟，质量为2t.2013年4月，一男子钻到钟下玩耍，其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断，该男子被困于钟内．闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮组、站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，该男子趁机从钟下爬出脱困．（g取10N/kg）问：
（l）消防员们站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起，请画出最省力的绳子绕法．
（2）消防员们在绳子自由端共施加4000N的力，使铜钟在1min内匀速缓慢上升60cm，请计算绳子自由端拉力做功的功率．
（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？

Answer 1

（1）承重绳子的有效股数越多越省力，滑轮组绕法如图所示．
（2）由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=6，
绳子自由端移动的距离s=nh=6×0.6m=3.6m，
拉力做的功W=Fs=4000N×3.6m=14400J，
拉力的功率P=(W)/(t)=(14400J)/(60s)=240W；
（3）有用功W_有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×0.6m=12000J，
滑轮组的效率η=(W有用)/(W)=(12000J)/(14400J)≈83.3%；
答：（1）滑轮组绕法如图所示；
（2）拉力的功率为240W；
（3）滑轮组的效率为83.3%．