Question

如圖17所示的風(fēng)洞是對(duì)許飛機(jī)導(dǎo)彈性能進(jìn)行檢測(cè)的一種高科技產(chǎn)物，現(xiàn)代汽車的生產(chǎn)也有運(yùn)用風(fēng)洞技術(shù)進(jìn)行檢沒(méi)的，如圖18所示是小麗所在興趣小組設(shè)計(jì)的一個(gè)類似于風(fēng)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)裝置，他們?cè)谧烂嫔戏庞性S多大小不同的塑料球，測(cè)得它們的密度均為，用水平向左恒定的風(fēng)作用在球上，使它們做勻加速運(yùn)動(dòng)（摩擦不計(jì)）。已知風(fēng)對(duì)球的作用力與球的最大橫截面積成正比，即F=kS，k為一常量。                                                        圖17

  （1）對(duì)塑料球來(lái)說(shuō)，空間存在一個(gè)風(fēng)力場(chǎng)，請(qǐng)定義風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度并寫出其表達(dá)式

  （2）在該風(fēng)力場(chǎng)中風(fēng)力對(duì)球做功與路徑無(wú)關(guān)，因此可引入風(fēng)力勢(shì)能和風(fēng)力勢(shì)的概念。若以柵欄P為風(fēng)力勢(shì)能參考平面，寫出風(fēng)力勢(shì)能E_P和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式

  （3）寫出風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式（小球半徑用r表示；第一狀態(tài)速度為v₁，和P的距離為x₁；第二狀態(tài)速度為v₂，和P的距離為x₂）

Answer 1

（1）風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度；（2）風(fēng)力勢(shì)能E_P和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式；

（3）風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式：

解析:

（1）風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度：風(fēng)對(duì)小球作用力與小球最大橫截面積之比，方向與風(fēng)力相同。

即風(fēng)力場(chǎng)強(qiáng)度   

（2）距P為x處，

風(fēng)力勢(shì)能E_P和風(fēng)力勢(shì)U的表達(dá)式：              

（3）   

                     

    由以上兩式得風(fēng)力場(chǎng)中機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式：