Question

17．风洞实验室能模拟产生恒定的风力．如图所示，一质量为m=3.1kg的小球穿在水平直杆上并置于风洞实验室中，小球与直杆之间的动摩擦因数为μ=0.8．当风向与水平直杆成53°且斜向上时，小球做匀速运动，求此时小球受到的风力的大小．已知重力加速度g=10m/s²，sin53°=0.8，cos53°=0.6．

Answer 1

分析 对小球受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力，其中弹力可能向上，也可能向下；要分两种情况根据牛顿第二定律列方程求解即可．

解答 解：对小球受力分析，受重力、拉力、弹力和摩擦力；令Fsin53°=mg，F=38.75N 此时无摩擦力．
小球沿杆做匀速运动，处于平衡状态．
当F＜38.75N 时，杆对小球的弹力向上，由牛顿定律有：
Fcosθ-μF_N=0，F_N+Fsinθ=mg，
解得：F=20N
当F＞38.75N 时，杆对小球的弹力向下，由牛顿定律有：
Fcosθ-μF_N′=0，Fsinθ=mg+F_N′，
解得：F=620N
答：小球受到的风力的大小为20N或者620N．

点评 本题要分两种情况对物体受力分析，然后根据平衡条件列方程求解，关键是分情况讨论．