Question

风洞实验室中可产生水平向右方向的大小可调节的风力．现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径．已知小球的重力为G．
（1）当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力大小为重力的0.5倍，求小球与杆间的滑动摩擦因数．
（2）若将杆与水平方向间夹角为37°并固定，要使小球在细杆上匀速上滑，应将水平风力调到多大？（sin37°=0.6，co37°=0.8）

Answer 1

（1）小球做匀速直线运动，受重力、支持力、风力和摩擦力，由平衡条件得：
f=F
N=mg
其中：
f=μN
故：0.5mg=μmg
解得：μ=0.5；
（2）使小球在细杆上匀速上滑，小球受重力、风力、支持力和摩擦力，如图所示：

根据平衡条件，有：
平行斜面方向：Fcos37°-mgsin37°-f=0
垂直斜面方向：N-mgcos37°-Fsin37°=0
其中：f=μN
联立解得：F=2mg
答：（1）小球与杆间的滑动摩擦因数为0.5．（2）应将水平风力调到2G．