Question

11．學(xué)校號(hào)召全體師生“節(jié)能環(huán)保，低碳出行”，體重70kg的王老師選擇騎自行車上下班，圖中為王老師的山地自行車，其相關(guān)參數(shù)見下表：（g取10N/kg）
（1）車輪上凹凸不平的花紋是為了增大摩擦，車的座位面積設(shè)計(jì)的較大是為了減小壓強(qiáng)．
（2）求碳纖維車架的密度．
（3）求王老師在騎行過(guò)程中自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)．

車架材料	碳纖維
車架材料體積/cm3	2500
車架質(zhì)量/kg	4.5
整車質(zhì)量/kg	10
單輪接觸面積/cm2	4

Answer 1

分析 （1）在壓力一定時(shí)，接觸面越粗糙，摩擦力越大；在壓力一定時(shí)，接觸面積越小，壓強(qiáng)越大；
（2）已知碳纖維車架的質(zhì)量和體積，可以得到材料密度；
（3）已知自行車質(zhì)量和王老師的質(zhì)量，可以得到總質(zhì)量；已知總質(zhì)量，可以得到總重量；自行車對(duì)地面的壓力等于其重力，已知壓力和接觸面積，利用公式p=$\frac{F}{S}$得到對(duì)地面的壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）車輪上凹凸不平的花紋是通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦；
車座面積較大是通過(guò)增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)的；
（2）碳纖維的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4.5kg}{2.5×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.8×10³kg/m³；
（3）人和自行車受到的總重力為G=（m_人+m_車）g=（70kg+10kg）×10N/kg=800N，
騎行過(guò)程中地面受到的壓力為F=G=800N，
騎行時(shí)自行車對(duì)路面的壓強(qiáng)是p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{800N}{2×4×10{\;}^{-4}m{\;}^{2}}$=1×10⁶Pa．
答：
（1）增大摩擦；減小壓強(qiáng)；
碳纖維的密度為1.8×10³kg/m³；
（2）騎行時(shí)自行車對(duì)路面的壓強(qiáng)是1×10⁶Pa．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了改變摩擦力和壓強(qiáng)的方法、密度和壓強(qiáng)的計(jì)算，計(jì)算過(guò)程中的關(guān)鍵是知道物體對(duì)水平地面的壓力和自身的重力相等．