Question

放風箏是春天時大人和小孩都愛玩的一項有趣的體育活動，手上牽著線拉著風箏迎風向前跑，就可以將風箏放飛到高處．有一個小朋友將一只質量為m₁=0.4kg的風箏放飛到空中后，拉著線的下端以一定的速度勻速跑動時，線恰能與水平面成53⁰角保持不變，如圖所示，這時小朋友拉住線的力為T=10N，
（g取10m/s²，不計風箏所受的浮力）求：
（1）風箏所受的風力F．
（2）若該小朋友質量為m₂=20Kg，則小朋友對地面的壓力N．

Answer 1

解：（1）如圖1所示，風箏受力如圖．
設風力F與水平方向成β角，則：
Fcosβ=Tcos53°
Fsinβ=m₁g+Tsin53°
解得：F=6N
tanβ=2
故風箏所受的風力大小為6N，方向與水平方向夾角滿足tanβ=2．
（2）對小朋友受力如圖2
Tsin53°+N'=m₂g
解得N'=192N
由牛頓第三定律可知：小朋友對地面的壓力為：
N=192N，方向豎直向下．
故小朋友對地面的壓力大小為192N．
分析：本題的關鍵是正確對風箏和小朋友受力分析，風箏受到向下的重力、沿繩子方向的拉力以及垂直風箏向上的風力；小朋友受到向下的重力、向上的支持力、繩子的拉力和水平向左的摩擦力，然后用正交分解法根據平衡條件求解即可．
點評：對動力學問題關鍵是正確進行受力分析，注意本題中風力與風箏垂直向上，小朋友受到的摩擦力是靜摩擦力，方向水平向左．