Question

如圖所示，輕繩的一端系在地上，另一端系著氫氣球，氫氣球重20N，空氣對它的浮力恒為30N，由于受恒定水平風力作用，使系氫氣球的輕繩和地面成53°角，（g取10m/s²）則：
（1）輕繩所受拉力為多少？水平風力為多少？
（2）若將輕繩剪斷，氫氣球的加速度為多大？

Answer 1

分析：（1）對小球受力分析，受到重力、浮力、拉力和風的推力，根據平衡條件列式求解；
（2）輕繩剪斷瞬間，拉力消失，重力、浮力和風的推力不變，三個力的合力和平衡時的拉力大小相等，方向相反，再根據牛頓第二定律列式求解加速度．

解答： 解：（1）設氫氣球所受風力為F_風，輕繩拉力為F_拉．對氫氣球進行受力分析，如圖所示，根據氫氣球處于平衡狀態(tài)，所受合力為零．
F_浮-G-F_拉 sin53°=0
F_風-F_拉cos53°=0
解上兩式得：
F_拉=12.5N
F_風=7.5N
即輕繩所受拉力為12.5N，水平風力為7.5N．
（2）輕繩剪斷后，氫氣球所受的合力大小F_合=12.5N
方向與原輕繩拉力方向相反．
由F_合=ma
得a=6.25m/s²
即氫氣球的加速度為6.25m/s²．

點評：本題關鍵對氣球受力分析，然后根據共點力平衡條件或牛頓第二定律列式求解．