Question

4．如图所示为小明自制的风力板，a板为迎风板（高为1米，宽为0.5米），其迎风面承受风力，b板为压重板，它水平放置（a、b重和厚度均不计）．当压重板上放置重力不同的铁板，制成能测风力1～8级的8个风力板，构成一套风力探测仪．当风力大到一定程度时，风力板就会倾倒．
（1）在这过程中，风力板相当于杠杆，若风对迎风板的作用力是动力，则阻力是铁板对压重板的压力
（2）已知单位面积产生的风力p=0.5v²ρ，v为风速，ρ为空气密度1.3千克/米³．当风速为10米/秒时，若要使风力板恰好翻倒，则应配一个厚度不计的重为162.5牛的铁板（已知铁板长度AB为20厘米且铁板放在b板的中间）

Answer 1

分析 （1）风力大到一定程度，风力板就会倾倒，所以可以把这套装置看作是一个杠杆；杠杆包括动力和阻力，动力是指使杠杆转动的力，阻力是阻碍杠杆转动的力，在该装置中，铁板的重力就是杠杆的阻力；
（2）先求出迎风板的面积，根据F=pS求出迎风板受到的力，风力作用点位于迎风板的中心，此点的高度即为力臂，铁板重力的作用点位于其中心，其力臂的大小为AB长度的一半，根据杠杆的平衡条件得出等式即可求出铁板的重力．

解答 解：（1）把该装置看作杠杆，风对迎风板的作用力是动力，则铁板对压重板的压力就是阻力，它阻碍杠杆转动；
（2）迎风板的面积：
S=1m×0.5m=0.5m²，
当风速为10米/秒时，迎风板受到的压强：
p=0.5v²ρ=0.5×（10m/s）²×1.3kg/m³=65Pa，
由p=$\frac{F}{S}$可得，迎风板受到的风力：
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，
风力板恰好翻倒时，处于平衡状态，由杠杆的平衡条件可得：
FL₁=GL₂，即32.5N×0.5m=G×0.1m，
解得：G=162.5N．
故答案为：（1）铁板对压重板的压力；（2）162.5．

点评 本题有一定的难度，解答时要先想应该用我们所学的哪部分知识进行分析，然后围绕该知识进行解答．