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）水平風力大小和繩子所受的拉力大小．
（2）若風力增大，那么風力與繩子拉力的合力如何變化？

Answer 1

解：（1）氣球受重力、浮力、拉力和風力處于平衡，有：

F_浮=G+Tcos30°
F=Tsin30°
聯立兩式解得：T=20N，F=10N．
（2）若風力增大，重力、浮力不變，根據平衡條件，有：
，故拉力變大；
根據共點力平衡條件的推論得知：風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，所以風力與繩子拉力的合力不變．
答：（1）水平風力大小為N，繩子所受的拉力大小為N．
（2）若風力增大，風力與繩子拉力的合力不變．
分析：對氣球受力分析，氣球受重力、浮力、拉力和風力處于平衡，根據共點力平衡求出繩子的拉力和水平風力的大小．
點評：解決本題的關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．