Question

在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示．仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金

在科学研究中，可以用风力仪直接测量风力的大小，其原理如图所示．仪器中有一根轻质金属丝，悬挂着一个金属球．无风时，金属丝竖直下垂；当受到沿水平方向吹来的风时，金属丝偏离竖直方向一个角度．风力越大，偏角越大．通过传感器，就可以根据偏角的大小指示出风力大小．那么，风力大小F跟小球质量m、偏角θ之间有什么关系呢？

Answer 1

以小球为研究对象，受力分析如图，由水平方向上的合力F x合 和竖直方向上的合力F y合 分别等于零，即 F x合 =Tsinθ-F=0， F y合 =Tcosθ-mg=0． 有Tsinθ=F，Tcosθ=mg， 两式相比，得F=mgtanθ． 由所得结果可见，当小球质量m一定时，偏角θ只跟风力F有关．因此，根据偏角θ的大小就可以指示出风力的大小．