Question

3．“强台风”是一个巨大的能量库，其风速都在17米/秒以上，甚至在60m/s以上．据测，当风力达到12级时，垂直于风向平面上每平方米风力可达数千牛顿．台风登陆以后，会给沿海居民的生产和生活带来一定的危害．不少在台风登陆地区做新闻报道的记者，需要用绳子系在腰上才能保证不被台风吹走．大风真的能把人吹走吗？为方便研究这一问题，我们只考虑一种简单情况，即看大风能不能把人吹的在地面上滑动．设某次台风登陆时的风力为9级，方向水平风速大小可达到22m/s，经过流体阻力测算，在经过一个身高为一米七左右人体的面积时所产生的水平风力约为164N．假设这个人重60kg，台风来临时人站立在水平地面上，人与地面间的滑动摩擦系数为0.26．试通过计算分析：
（1）当风速达到22m/s时，人能不能被吹动？
（2）当风速达到15m/s时，吹在人身上的水平风力达到76N，站在地上的人受的摩擦力多大？
（3）当风速达到25m/s时，吹在人身上的水平风力达到212N，站在地上的人受的摩擦力多大？

Answer 1

分析 （1）求出人与地面间的最大静摩擦力，比较风力与最大静摩擦力的大小，判断能否被吹动．
（2）当风力F₁=76N时，风力小于最大静摩擦力，不会被吹动，人所受的摩擦力为静摩擦力，根据平衡求出静摩擦力的大小．
（3）当风速达到25m/s时，吹在人身上的水平风力达到212N，人所受的摩擦力为滑动摩擦力．根据滑动摩擦力大小公式求出摩擦力的大小．

解答 解：（1）人和地面之间的压力为：N=mg=600N，
人和地面之间的最大摩擦力为：f=μN=156N，
因为F＞f，所以人能被吹走；　　　　　　　
（2）当风力F₁=76N时，由于F₁＜f，
所以人不能被吹动，人受到地面给他的力是静摩擦力，
其大小为f₁=F₁=76N；　　　　　　　　　　　　　　
（3）当风力F₂=212N时，由于F₂＞f，
所以人能被吹动，人受到地面给他的摩擦力为滑动摩擦力；
其大小为：f₂=f，
摩擦力大小为：f₂=f=μN=156N；
答：（1）当风速达到22m/s时，人能被吹走．　　
（2）站在地上的人受的摩擦力为76N．
（3）站在地上的人受的摩擦力为156N．

点评 解决本题的关键通过风力与最大静摩擦力大小进行比较，判断能否被吹动，从而判断出人所受的摩擦力．