Question

【题目】风洞实验室中可以产生方向水平，速度大小可调节的风，用来研究处在流动气体中物体的受力情况。如图，现将一轻绳牵引下的氢气球放在风洞中，氢气球重为2N。当无风时，轻绳竖直，此时轻绳的拉力T=10N。当有水平方向风吹来，气球受到水平风力F=kv(k为一常数，v为风速），当风速v1=3m/s时，轻绳与水平方向的夹角为53°.（sin53°=0.8，cos53°=0.6，设空气对氢气球的浮力不变）.求：

(1)k值为多少？

(2)若绳子的最大拉力为20N，为使轻绳不断，则风速不能超过多少？

Answer 1

【答案】(1)2.5N·s/m (2)

【解析】

无风时气球在竖直方向受重力、绳子拉力和浮力F浮-mg-F=0

解得：F浮=12N

当v1=3m/s时,对气球受力分析，由平衡条件：

联立解得：2.5N·s/m

(2)设绳的拉力达到最大值时，绳与水平的夹角为θ

对气球的平衡有：

联立解得：

故风速不超过.