Question

【題目】在科學研究中，可以用風力儀直接測量風力的大小，其原理如下圖所示．儀器中一根輕質金屬絲懸掛著一個金屬球．無風時，金屬絲豎直下垂；當受到沿水平方向吹來的風時，金屬絲偏離豎直方向一個角度．風力越大，偏角越大．通過傳感器，就可以根據偏角的大小指示出風力（重力加速度g已知）．

(1)若已知球的質量為m，偏角θ，求風力F和繩子拉力T分別為多大？

(2)若偏角變大，分析說明風力變大還是變小？

Answer 1

【答案】（1）mgtanθ ,mg/cosθ (2)變大

【解析】以小球為研究對象，受力分析如圖，

由水平方向上的合力Fx合和豎直方向上的合力Fy合分別等于零，即

Tsinθ-F=0， Tcosθ-mg=0

得F=mgtanθ，

（2）由所得結果可見，當小球質量m一定時，偏角θ只跟風力F有關．因此，根據偏角θ變大，就可以指示出風力變大。