Question

4．如圖所示為小明自制的風(fēng)力板，a板為迎風(fēng)板（高為1米，寬為0.5米），其迎風(fēng)面承受風(fēng)力，b板為壓重板，它水平放置（a、b重和厚度均不計）．當(dāng)壓重板上放置重力不同的鐵板，制成能測風(fēng)力1～8級的8個風(fēng)力板，構(gòu)成一套風(fēng)力探測儀．當(dāng)風(fēng)力大到一定程度時，風(fēng)力板就會傾倒．
（1）在這過程中，風(fēng)力板相當(dāng)于杠桿，若風(fēng)對迎風(fēng)板的作用力是動力，則阻力是鐵板對壓重板的壓力
（2）已知單位面積產(chǎn)生的風(fēng)力p=0.5v²ρ，v為風(fēng)速，ρ為空氣密度1.3千克/米³．當(dāng)風(fēng)速為10米/秒時，若要使風(fēng)力板恰好翻倒，則應(yīng)配一個厚度不計的重為162.5牛的鐵板（已知鐵板長度AB為20厘米且鐵板放在b板的中間）

Answer 1

分析 （1）風(fēng)力大到一定程度，風(fēng)力板就會傾倒，所以可以把這套裝置看作是一個杠桿；杠桿包括動力和阻力，動力是指使杠桿轉(zhuǎn)動的力，阻力是阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力，在該裝置中，鐵板的重力就是杠桿的阻力；
（2）先求出迎風(fēng)板的面積，根據(jù)F=pS求出迎風(fēng)板受到的力，風(fēng)力作用點(diǎn)位于迎風(fēng)板的中心，此點(diǎn)的高度即為力臂，鐵板重力的作用點(diǎn)位于其中心，其力臂的大小為AB長度的一半，根據(jù)杠桿的平衡條件得出等式即可求出鐵板的重力．

解答 解：（1）把該裝置看作杠桿，風(fēng)對迎風(fēng)板的作用力是動力，則鐵板對壓重板的壓力就是阻力，它阻礙杠桿轉(zhuǎn)動；
（2）迎風(fēng)板的面積：
S=1m×0.5m=0.5m²，
當(dāng)風(fēng)速為10米/秒時，迎風(fēng)板受到的壓強(qiáng)：
p=0.5v²ρ=0.5×（10m/s）²×1.3kg/m³=65Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，迎風(fēng)板受到的風(fēng)力：
F=pS=65Pa×0.5m²=32.5N，
力臂L₁=$\frac{h}{2}$=$\frac{1m}{2}$=0.5m，重力的力臂L₂=$\frac{AB}{2}$=$\frac{20cm}{2}$=10cm=0.1m，
風(fēng)力板恰好翻倒時，處于平衡狀態(tài)，由杠桿的平衡條件可得：
FL₁=GL₂，即32.5N×0.5m=G×0.1m，
解得：G=162.5N．
故答案為：（1）鐵板對壓重板的壓力；（2）162.5．

點(diǎn)評 本題有一定的難度，解答時要先想應(yīng)該用我們所學(xué)的哪部分知識進(jìn)行分析，然后圍繞該知識進(jìn)行解答．