Question

14．如图所示，某人用轻绳牵住一只质量m=0.5kg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14N，人的质量M=60kg，空气对人的浮力不计（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s²），求：
（1）水平风力的大小；
（2）人对地面的压力大小．

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．

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°=600-15×0.6=591N；
根据牛顿第三定律人对地面的压力大小为591N．
答：（1）水平风力的大小为12N；
（2）人对地面的压力大小为591N．

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．