Question

如圖所示，某人用輕繩牽住一只質量m=0.6kg的氫氣球，因受水平風力的作用，系氫氣球的輕繩與水平方向成37°角．已知空氣對氣球的浮力為15N，人的質量M=50kg，且人受的浮力忽略不計（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．
求：（1）水平風力的大小；
（2）人對地面的壓力大小；
（3）若水平風力增強，人對地面的壓力如何變化？（要求說明理由）

Answer 1

分析：（1）對氣球受力分析應用平衡條件可求水平風力的大小；
（2）再對人受力分析根據平衡條件求出人的支持力，由牛頓第三定律進而求出人對地面的壓力；
（3）當風力變大時我們可以通過選整體為研究對象來判斷人對地面壓力的變化．

解答：解：（1）對氫氣球進行受力分析，并分解如圖：

由平衡條件列式：
豎直方向：F_浮=mg+Tsin37°；
水平方向：F_風=Tcos37°；
解得：F_風=12N，T=15N．
（2）對人進行受力分析，并分解如圖：

由平衡條件列式：
豎直方向：F_N=Mg-T sin37°=500-15×0.6=491N；
根據牛頓第三定律人對地面的壓力大小為491N．
（3）若風力增強，只改變了水平方向的力，視氣球及人為一整體可知，所以：豎直方向上的受力情況沒改變不改變，人對地面的壓力不變．
答：（1）水平風力的大小12N；
（2）人對地面的壓力大小為491N；
（3）若水平風力增強，人對地面的壓力不變．

點評：對氣球和人進行受力分析，運用力的合成或分解結合共點力平衡條件解決問題．選擇合適的研究對象是關鍵，如何選擇需要再做題中不斷積累經驗．