风力和空气阻力可否同时存在

【摘要】风力和空气阻力是日常生活中普遍存在的空气对宏观物体的作用力，但在对具体物体的受力分析时，学生往往又容易把二者混淆，搞不清楚二者是否可以同时存在？本文从具體实例出发，分析了空气对物体作用力的两种效果，总结出风力和空气阻力本质上是空气对物体作用力产生的两种动力学效果的不同表现。

【关键词】风力；空气阻力；动力学效果

先让我们从一个具体问题谈起：

在上述问题中，跳伞员在空中的下落运动可以运用运动合成与分解的方法进行研究。

在水平方向上，一开始受到空气作用的风力从静止开始作加速运动，随着其水平速度的增加，空气相对跳伞员的速度减小，因而风力随之逐渐减小，当跳伞员的水平速度增大到与风速相同时，风力就消失了，这时跳伞员在水平方向速度达到最大，此后随风一起匀速运动，跳伞员和空气在水平方向相对静止。

在竖直方向上，跳伞员一开始受到重力作用从静止开始加速运动，随着下落速度的增加，空气阻力随之增大，当空气阻力增大到和重力相等时，竖直方向的速度也达到最大，最终也变成匀速运动。

可见，跳伞员最终相对地面的速度是斜向下的，但相对空气的速度是竖直向下的，因而最终只受重力和空气阻力，并且空气阻力f的大小与其相对空气的速度vy有关，由题意有f=kvy2，f的方向应也应与竖直速度vy相反，即竖直向上。

通过以上分析，我们清楚看到，上述问题的第一种解法显然是错误的，其根本原因是没有认识到跳伞员最终只在竖直方向受到空气的阻力，而水平风力不存在了。

可见风力和空气阻力本质上是没有区别的，只不过是空气对物体作用两种不同动力学效果的具体表现，如果同一方向空气流速（风速）大于物体运动速度，空气作用力将使物体加速，表现为动力（就是我们通常所说的风力）；反之如果同一方向空气流速（风速）小于物体运动速度，空气作用力将使物体减速，表现为阻力（就是通常所说的空气阻力）。所以在同一方向上空气阻力和风力是不可能同时存在的，并且当风力推动物体运动时，在风力方向上随着物体速度的增加，风力会逐渐减小，最终风力将消失。

【作者简介】

杨周林（1962年9月生），男，汉族，陕西宝鸡人，陕西师范大学物理学专业本科毕业，中学高级教师，任教苏州大学附属中学，专注高中物理教学研究，现任江苏对口援疆支教克州二中物理教师。