螺旋常和杠杆连接在一起使用,达到省力的目的,那么螺旋时如何省力的呢?下面以举重螺旋(千斤顶)为例进行分析.右图为举重螺旋的结构示意图,设螺距为h,螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离为L,当螺旋旋转一周时,重物被升高一个螺距.若这个螺旋的机械效率为η,用它将重力为G的物体举起,需要作用在手柄上的动力为F为多少?

问题描述:

螺旋常和杠杆连接在一起使用,达到省力的目的,那么螺旋时如何省力的呢?下面以举重螺旋(千斤顶)为例进行分析.右图为举重螺旋的结构示意图,设螺距为h,螺旋手柄末端到螺旋轴线的距离为L,当螺旋旋转一周时,重物被升高一个螺距.若这个螺旋的机械效率为η,用它将重力为G的物体举起,需要作用在手柄上的动力为F为多少?

根据题意可知:螺旋旋转一周时,有用功W=Gh
当作用在手柄末端上的最小力为F时,此时力臂为L,当螺旋旋转一周时,F移动的距离是S=2πL
做的总功W=FS=F2πL
此时螺旋的机械效率为η=

W
W
×100%=
Gh
F2πL

所以最小的力F=
Gh
2πηL

答:需要作用在手柄上的动力为
Gh
2πηL

答案解析:利用W=Gh先求出举重螺旋做的有用功;根据机械效率公式η=
W
W
×100%求出总功;再根据公式F=
W
s
即可求出该力.
考试点:机械效率.

知识点:解决此题的关键是找准哪是有用功,哪是总功.