Question

風(fēng)洞實驗室中可產(chǎn)生大小、方向可調(diào)節(jié)的風(fēng)力．用長為l的細線拴一小球?qū)⑵浞湃腼L(fēng)洞實驗室，調(diào)節(jié)風(fēng)力方向為水平向右，如圖所示．當小球靜止在A點時，懸線與豎直方向夾角為α．試求：
（1）水平風(fēng)力的大�。�
（2）若將小球從豎直位置由靜止釋放，當懸線與豎直方向成多大角度時，小球的速度最大？最大速度是多少？

Answer 1

（1）對小球受力分析，受重力、拉力和風(fēng)力，如圖所示：

根據(jù)共點力平衡條件，有：
F=mgtanα ①
（2）由于風(fēng)力恒定，故擺到平衡點時速度最大，此時懸線與豎直方向夾角為α；
對加速過程采用動能定理列式，有：
Flsinα-mg（l-lcosα）=

1

2

mv2-0 ②
聯(lián)立①②解得：
v=

2gltanαsinα-2gl(1-cosα)

答：（1）水平風(fēng)力的大小為mgtanα；
（2）若將小球從豎直位置由靜止釋放，當懸線與豎直方向成α角時，小球的速度最大；最大速度是

2gltanαsinα-2gl(1-cosα)

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