Question

一種測定風作用力的儀器原理如圖，它的細長金屬絲一端固定于懸點O，另一端懸掛著一個質量為m的金屬球．無風時，金屬絲自然下垂，當受到沿水平方向吹來的風時，金屬絲將偏離豎直風向一定角度．若金屬絲偏離豎直方向成角度θ時處于靜止，求
（1）風力F的大小和金屬絲所受到的拉力的大小；
（2）風力F與金屬絲拉力的合力．

Answer 1

分析：對小球受力分析，然后根據共點力平衡條件運用合成法，由幾何關系求解出分力．

解答：解：（1）對小球受力分析，受到重力、拉力和風力，將拉力和風力合成，合力與重力平衡，如圖

由幾何關系，得到：F=mgtanθ
金屬絲所受到的拉力：T=

mg

cosθ

（2）根據平衡條件風力F與金屬絲拉力的合力與重力等大反向，即合力的大小等于mg，方向豎直向上．
答：（1）風力F的大小為mgtanθ，金屬絲所受到的拉力的大小

mg

cosθ

；
（2）風力F與金屬絲拉力的合力等于mg，方向豎直向上．

點評：本題關鍵對小球受力分析后，根據共點力平衡條件，運用合成法，根據幾何關系求解．