(1)由于钢丝绳对驴头的拉力(以及摩擦力)始终沿切线方向,故钢丝绳拉力(以及摩擦力)对支点O的力臂始终为L1,
故T连杆=L2cosθ=FL1+L3cosθ,
T连杆=;
(2)①活塞向上运动时,由于活塞上方液柱的压力,排出阀关闭.由于套管汇总液柱的压力,吸入阀打开,原油被吸入油管.活塞向下运动时,吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭.排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开,从而将活塞下方的原油压入活塞上方.如此不断往复运动,利用活塞将原油不断提升至高处.
②设原油液面到活塞的液柱深度为h,可求出h=,
则原油液面到活塞的液柱深度为l-h;
Ⅰ.当抽油杆匀速竖直向上提升时,排出阀关闭,吸入阀打开,以抽油杆、活塞、油管中活塞上方的原油液柱整体作为研究对象,悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg(活塞受到的重力远小于抽油杆的重力,可忽略)、加上活塞上方的原油受到的总重ρ(S2-S1)lg、加上总摩擦力f1(方向与相对运动方向相反,竖直向下)、并减去套管中高出活塞的原油液柱给活塞向上的压力ρg(l-h)S2;
故T匀速上升=lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-h)S2=lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-)S2;
Ⅱ当抽油杆匀速竖直下降时,排出阀打开,吸入阀关闭;以抽油杆和活塞整体做为研究对象.悬点的拉力等于抽油杆受到的重力lmg(活塞受到的重力远小于抽油杆的重力,可忽略)、减去总摩擦阻力f2(方向与相对运动方向相反、竖直向上)、减去抽油管中的原油对抽油杆的浮力ρglS1.
故T匀速下降=lmg-f2-ρglS1.
答:(1)该拉力的大小为;
(2)①抽油泵的工作原理为:活塞向上运动时,由于活塞上方液柱的压力,排出阀关闭.由于套管汇总液柱的压力,吸入阀打开,原油被吸入油管.活塞向下运动时,吸入阀由于受到上方液柱的压力而关闭.排出阀由于受到活塞下方液柱的压力而打开,从而将活塞下方的原油压入活塞上方.如此不断往复运动,利用活塞将原油不断提升至高处;
②当抽油杆匀速竖直向上提升、匀速竖直下降时,悬点处受到竖直向下的拉力分别为:lmg+ρ(S2-S1)lg+f1-ρg(l-)S2;lmg-f2-ρglS1.