Question

【題目】風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可以產(chǎn)生方向水平，速度大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)，用來研究處在流動(dòng)氣體中物體的受力情況。如圖，現(xiàn)將一輕繩牽引下的氫氣球放在風(fēng)洞中，氫氣球重為2N。當(dāng)無風(fēng)時(shí)，輕繩豎直，此時(shí)輕繩的拉力T=10N。當(dāng)有水平方向風(fēng)吹來，氣球受到水平風(fēng)力F=kv(k為一常數(shù)，v為風(fēng)速），當(dāng)風(fēng)速v1=3m/s時(shí)，輕繩與水平方向的夾角為53°.（sin53°=0.8，cos53°=0.6，設(shè)空氣對氫氣球的浮力不變）.求：

(1)k值為多少？

(2)若繩子的最大拉力為20N，為使輕繩不斷，則風(fēng)速不能超過多少？

Answer 1

【答案】(1)2.5N·s/m (2)

【解析】

無風(fēng)時(shí)氣球在豎直方向受重力、繩子拉力和浮力F浮-mg-F=0

解得：F浮=12N

當(dāng)v1=3m/s時(shí),對氣球受力分析，由平衡條件：

聯(lián)立解得：2.5N·s/m

(2)設(shè)繩的拉力達(dá)到最大值時(shí)，繩與水平的夾角為θ

對氣球的平衡有：

聯(lián)立解得：

故風(fēng)速不超過.