Question

【題目】在科學研究中，可以用風力儀直接測量風力的大小，其原理如圖所示．儀器中有一根輕質金屬絲，懸掛著一個金屬球．無風時，金屬絲豎直下垂；當受到沿水平方向吹來的風時，金屬絲偏離豎直方向一個角度．風力越大，偏角越大．通過傳感器，就可以根據偏角的大小指示出風力大小．那么，風力大小F跟小球質量m、偏角θ之間有什么關系呢？

Answer 1

【答案】解：以小球為研究對象，受力分析如圖，由水平方向上的合力Fx合和豎直方向上的合力Fy合分別等于零，即

Fx合=Tsinθ﹣F=0，

Fy合=Tcosθ﹣mg=0．

有Tsinθ=F，Tcosθ=mg，

兩式相比，得F=mgtanθ．

由所得結果可見，當小球質量m一定時，偏角θ只跟風力F有關．因此，根據偏角θ的大小就可以指示出風力的大小．

【解析】對小球受力分析，受重力、拉力和風力，根據平衡條件列方程求解．