题目内容
【题目】风洞实验室中可以产生方向水平，速度大小可调节的风，用来研究处在流动气体中物体的受力情况。如图，现将一轻绳牵引下的氢气球放在风洞中，氢气球重为2N。当无风时，轻绳竖直，此时轻绳的拉力T=10N。当有水平方向风吹来，气球受到水平风力F=kv(k为一常数，v为风速），当风速v1=3m/s时，轻绳与水平方向的夹角为53°.（sin53°=0.8，cos53°=0.6，设空气对氢气球的浮力不变）.求：
(1)k值为多少？
(2)若绳子的最大拉力为20N，为使轻绳不断，则风速不能超过多少？
【答案】(1)
2.5N·s/m (2)
【解析】
无风时气球在竖直方向受重力、绳子拉力和浮力F浮-mg-F=0
解得：F浮=12N
当v1=3m/s时,对气球受力分析，由平衡条件：
联立解得：2.5N·s/m
(2)设绳的拉力达到最大值
时，绳与水平的夹角为θ
对气球的平衡有：
联立解得：
故风速不超过
.
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