Question

如图所示，某人用轻绳牵住一只质量m=0.6kg的氢气球，因受水平风力的作用，系氢气球的轻绳与水平方向成37°角．已知空气对气球的浮力为15N，人的质量M=50kg，且人受的浮力忽略不计（sin37°=0.6，cos37°=0.8）．
求：（1）水平风力的大小；
（2）人对地面的压力大小；
（3）若水平风力增强，人对地面的压力如何变化？（要求说明理由）

Answer 1

分析：（1）对气球受力分析应用平衡条件可求水平风力的大小；
（2）再对人受力分析根据平衡条件求出人的支持力，由牛顿第三定律进而求出人对地面的压力；
（3）当风力变大时我们可以通过选整体为研究对象来判断人对地面压力的变化．

解答：解：（1）对氢气球进行受力分析，并分解如图：

由平衡条件列式：
竖直方向：F_浮=mg+Tsin37°；
水平方向：F_风=Tcos37°；
解得：F_风=12N，T=15N．
（2）对人进行受力分析，并分解如图：

由平衡条件列式：
竖直方向：F_N=Mg-T sin37°=500-15×0.6=491N；
根据牛顿第三定律人对地面的压力大小为491N．
（3）若风力增强，只改变了水平方向的力，视气球及人为一整体可知，所以：竖直方向上的受力情况没改变不改变，人对地面的压力不变．
答：（1）水平风力的大小12N；
（2）人对地面的压力大小为491N；
（3）若水平风力增强，人对地面的压力不变．

点评：对气球和人进行受力分析，运用力的合成或分解结合共点力平衡条件解决问题．选择合适的研究对象是关键，如何选择需要再做题中不断积累经验．