Question

氫氣球重20N，而空氣對氫氣球的浮力恒為50N，由于受水平風(fēng)力的作用，使氫氣球的繩子和地面成θ=60°，如圖所示，求：
（1）水平風(fēng)力大小和繩子所受的拉力大小．
（2）若風(fēng)力增大，那么風(fēng)力與繩子拉力的合力如何變化？

Answer 1

分析：對氣球受力分析，氣球受重力、浮力、拉力和風(fēng)力處于平衡，根據(jù)共點力平衡求出繩子的拉力和水平風(fēng)力的大小．

解答：解：（1）氣球受重力、浮力、拉力和風(fēng)力處于平衡，有：

F_浮=G+Tcos30°
F=Tsin30°
聯(lián)立兩式解得：T=20

3

N，F(xiàn)=10

3

N．
（2）若風(fēng)力增大，重力、浮力不變，根據(jù)平衡條件，有：
T=

(F浮-mg)2+F2

，故拉力變大；
根據(jù)共點力平衡條件的推論得知：風(fēng)力與繩子拉力的合力與重力和浮力的合力等大、反向，而重力與浮力的合力不變，所以風(fēng)力與繩子拉力的合力不變．
答：（1）水平風(fēng)力大小為10

3

N，繩子所受的拉力大小為20

3

N．
（2）若風(fēng)力增大，風(fēng)力與繩子拉力的合力不變．

點評：解決本題的關(guān)鍵正確地進行受力分析，抓住共點力平衡，運用正交分解進行分析．