Question

風洞實驗室中可以產(chǎn)生水平方向、風速大小可以調(diào)節(jié)的風．現(xiàn)將一個套有小球的細直桿放入風洞實驗室，小球的質(zhì)量是m=1kg，球的孔徑略大于細桿的直徑，小球與桿的動摩擦因數(shù)是μ=0.8．
（1）將桿沿水平方向固定，如圖（1）所示，調(diào)節(jié)風速的大小，使小球恰能沿桿勻速運動．求此時小球受到的風力F大�。�（g=10m/s²）
（2）保持風速不變，將桿沿豎直方向固定，如圖（2）所示．將小球從距桿底端O點高h=1.8m處由靜止釋放，設小球下落過程中所受風力與桿處于水平方向時受到的風力大小相同．求小球下滑的加速度a和小球滑至O點經(jīng)歷的時間t．

Answer 1

解：（1）桿水平放置時，小球水平方向受風力F和滑動摩擦力F_f1、豎直方向受重力mg和細桿的支持力同F(xiàn)_N1，
由題意知小球做勻速直線運動，
水平方向有F=F_f1，
在豎直方向有F_N1=mg=10N
所以物體所受滑動摩擦力F_f1=μF_N!=8N
∴小球所受的風力大小為F=F_f1=8N　　
（2）桿豎直放置時，小球受L重力mg，風力F，桿的支持力F_N2和滑動摩擦力F_f2
顯然F=F_N2
所以F_f2=μF_N2=μF=0.8×8=6.4N，
所以小球下滑的加速度加速度a=g-=10-6.4=3.6m/s²
在小球下落的過程中有h=at²，
小球下落的時間t==1s
答：①小球受到的風力大小為8N．
②小球下落得加速度大小為2m/s²，小球滑至O點的時間為1s．

分析：（1）要求小球所受的風力大小，根據(jù)小球勻速運動需求小球所受摩擦力，而滑動摩擦力F_f1=μF_N!，根據(jù)小球豎直方向靜止可知F_N1=mg．
（2）要求小球下滑的加速度加速度，由于小球下滑的加速度加速度a=g-，所以需求小球所受滑動摩擦力F_f2，而F_f2=μF_N2，F(xiàn)=F_N2．
要求小球滑至O點經(jīng)歷的時間t，根據(jù)小球勻加速下落有h=at²，代入加速度a即可．
點評：在解題的過程中一定要通過仔細的讀題和審題，通過分析找出各個物理量之間的關系，找到題設遵循的物理規(guī)律，從而順利作出解答．