Question

17．風(fēng)洞實驗室能模擬產(chǎn)生恒定的風(fēng)力．如圖所示，一質(zhì)量為m=3.1kg的小球穿在水平直桿上并置于風(fēng)洞實驗室中，小球與直桿之間的動摩擦因數(shù)為μ=0.8．當(dāng)風(fēng)向與水平直桿成53°且斜向上時，小球做勻速運(yùn)動，求此時小球受到的風(fēng)力的大小．已知重力加速度g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6．

Answer 1

分析 對小球受力分析，受重力、拉力、彈力和摩擦力，其中彈力可能向上，也可能向下；要分兩種情況根據(jù)牛頓第二定律列方程求解即可．

解答 解：對小球受力分析，受重力、拉力、彈力和摩擦力；令Fsin53°=mg，F(xiàn)=38.75N 此時無摩擦力．
小球沿桿做勻速運(yùn)動，處于平衡狀態(tài)．
當(dāng)F＜38.75N 時，桿對小球的彈力向上，由牛頓定律有：
Fcosθ-μF_N=0，F(xiàn)_N+Fsinθ=mg，
解得：F=20N
當(dāng)F＞38.75N 時，桿對小球的彈力向下，由牛頓定律有：
Fcosθ-μF_N′=0，F(xiàn)sinθ=mg+F_N′，
解得：F=620N
答：小球受到的風(fēng)力的大小為20N或者620N．

點評 本題要分兩種情況對物體受力分析，然后根據(jù)平衡條件列方程求解，關(guān)鍵是分情況討論．