Question

放风筝是春天时大人和小孩都爱玩的一项有趣的体育活动，手上牵着线拉着风筝迎风向前跑，就可以将风筝放飞到高处．有一个小朋友将一只质量为m₁=0.4kg的风筝放飞到空中后，拉着线的下端以一定的速度匀速跑动时，线恰能与水平面成53⁰角保持不变，如图所示，这时小朋友拉住线的力为T=10N，
（g取10m/s²，不计风筝所受的浮力）求：
（1）风筝所受的风力F．
（2）若该小朋友质量为m₂=20Kg，则小朋友对地面的压力N．

Answer 1

解：（1）如图1所示，风筝受力如图．
设风力F与水平方向成β角，则：
Fcosβ=Tcos53°
Fsinβ=m₁g+Tsin53°
解得：F=6N
tanβ=2
故风筝所受的风力大小为6N，方向与水平方向夹角满足tanβ=2．
（2）对小朋友受力如图2
Tsin53°+N'=m₂g
解得N'=192N
由牛顿第三定律可知：小朋友对地面的压力为：
N=192N，方向竖直向下．
故小朋友对地面的压力大小为192N．
分析：本题的关键是正确对风筝和小朋友受力分析，风筝受到向下的重力、沿绳子方向的拉力以及垂直风筝向上的风力；小朋友受到向下的重力、向上的支持力、绳子的拉力和水平向左的摩擦力，然后用正交分解法根据平衡条件求解即可．
点评：对动力学问题关键是正确进行受力分析，注意本题中风力与风筝垂直向上，小朋友受到的摩擦力是静摩擦力，方向水平向左．