風洞實驗是研究空氣動力學的主要方法。風場中有一裝置如圖所示,水平直桿AB段光滑,長度l
1=4.5m,BC段和CD段與小球間的動摩擦因數(shù)μ=0.8,其中BC段長度l
2和CD段長度l
3均為5m,CD段與BC段的夾角θ=37
o,轉(zhuǎn)角處平滑連接。每次開始實驗前,都將m=5kg的小球置于A端,然后通過調(diào)節(jié)風速讓作用在小球上的風力根據(jù)需要維持某個恒定值。已知小球的孔徑略大于直桿截面直徑,小球過C點前后瞬間速度大小不變,取g=10m/s
2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。請解答以下問題:
(1)若風力F
1=20N,釋放小球,求小球過B點的速度v
1;
(2)同(1)問條件,求小球最后停止的位置距A點的距離x;
(3)若風力F
2=80N,要使小球能滑到D點,求風力作用的最短時間t
min。