有一总质量为200kg的热气球在空中某高度处于静止状态,当其质量减少为180kg时,热气球能匀速上升,求热气球的升力和上升时受到的空气阻力.(g取10N/kg)

问题描述:

有一总质量为200kg的热气球在空中某高度处于静止状态,当其质量减少为180kg时,热气球能匀速上升,求热气球的升力和上升时受到的空气阻力.(g取10N/kg)

(1)热气球的重力:
G=mg=200kg×10N/kg=2000N;
气球静止时受重力和升力作用,重力和升力互相平衡,
所以F=G=2000N,重力竖直向下,升力竖直向上;
(2)当其质量减少后,其重力为:
G′=m′g=180kg×10N/kg=1800N;
匀速上升时,其受力如图所示:

则F=f+G′
f=F-G′=2000N-1800N=200N,方向竖直向下.
答:热气球的升力为2000N;
热气球受到的空气阻力为200N.
答案解析:(1)根据G=mg计算出热气球的重力,由于物体处于静止状态,所以受到的升力等于热气球的重力;
(2)当热气球匀速上升时,热气球受升力、重力和空气的阻力作用,热气球向上运动,所以受到空气阻力方向竖直向下,热气球在这三个力的作用下保持平衡.
考试点:力与运动的关系.


知识点:此题考查了力和运动的关系,考查了平衡条件的应用,解答本题的关键是对气球进行受力分析并能列出平衡方程,运用数学的方法解答方程;气球上升时,空气阻力方向向下.