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学校教室朝正南窗户的气窗,窗框长L=0.8米,宽D=0.5米,气窗的总质量为6千克,且质量分布均匀.某同学用一根撑杆将气

来源:学生作业帮 编辑:黄鹂考试网作业帮 分类:物理作业 时间:2021/06/18 08:13:16

学校教室朝正南窗户的气窗,窗框长L=0.8米,宽D=0.5米,气窗的总质量为6千克,且质量分布均匀.某同学用一根撑杆将气窗撑开,使气窗与竖直墙面成37°角,并且撑杆与窗面相垂直,不计撑杆重,如图所示.现有一股迎面吹来的水平南风,设其风压为I0=50牛/米2.试求:(1)气窗窗面受到的风的压力;(2)撑杆受到的压力;(3)在无风的日子里,不考虑摩擦阻力,则把此气窗推开37°角至少需做多少功?(已知:sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10牛/千克)
正解;(第二小题):
 F杆×D=F风×D/2×COS37+G×D/2×SIN37
F杆=24.4N
有以下疑惑 1:根据受力分析,窗户重力在与窗户垂直面上的分力36N,与风对窗户的压力、杆对窗户的压力之和是一对平衡力,按我认为等式粗略的应是F杆+F风=G
 2:F风既然是垂直于窗面的力,为什么还要乘以C0S37?

再问: 1:风的力和杆的力都让杠杆逆时针转动,为什么不是它们两个力矩之和=G的力矩? 2:为什么风对杠杆的力是16×COS37,而不是16N?风对杠杆的压力16N不是已经垂直于杠杆了么?
再答: 1、风的力和重力是让杠杆绕O顺时针转动,而撑杆的力让杠杆绕O逆时针转动。2、这个风压是沿水平方向的作用于垂直于风向的单位面积的风力。即窗户受到的水平风力为:F风=I0×S(窗户在竖直方向的投影面积)×cos37°=50牛/米^2×(0.8米×0.5米)×cos37°=50N×0.4×0.8=16N风垂直于窗户的力F2=F风*cos37°=16N×cos37°=12.8N

红色部分表示用于计算水平风力的窗户在垂直于风力方向的投影面积(从窗户的侧面看):

再答: 追答2中F风=I0×S(窗户在竖直方向的投影面积,上面的这个等式中多复制了一个sos37°,应删掉,后面代入数字是正确的。
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