Question

一個成年人體重為60kg，一只腳的面積為200cm²，該成年人在一個結冰的河面上行走時，突然發(fā)現(xiàn)腳下的冰即將破裂．冰面能承受的最大壓強為2×10⁴pa．
求：（1）該成年人雙腳站立時，對冰面的壓強．
（2）該成年人發(fā)現(xiàn)冰即將破裂，趕緊奔跑，冰面會破裂嗎？通過計算解釋為什么？（注：人奔跑時，單腳接觸冰面）

Answer 1

已知：G=60kg，S=200cm²=0.02m²，p_max=2×10⁴pa
求：（1）該成年人雙腳站立時，對冰面的壓強p；
（2）該成年人發(fā)現(xiàn)冰即將破裂，趕緊奔跑，冰面是否會破裂．
（1）該成年人雙腳站立時，對冰面的壓力：
F=G=mg=60kg×9.8N/kg=588N，
受力面積：
S′=2S=2×0.02m²=0.04m²，
對冰面的壓強：
p=

F

S′

=

588N

0.04m2

=1.47×10⁴Pa；
（2）∵人奔跑時對冰面的壓力不變，受力面積為一只腳的面積，
∴此時對冰面的壓強：
p′=

F

S

=

588N

0.02m2

=2.94×10⁴Pa，
∵2.94×10⁴Pa＞2×10⁴Pa
∴冰面會破裂．
答：（1）該成年人雙腳站立時，對冰面的壓強為1.47×10⁴Pa；
（2）該成年人發(fā)現(xiàn)冰即將破裂，趕緊奔跑，冰面會破裂．