Question

如图是一个骑车爱好者骑自行车时的路程随时间变化的图象．求：
（1）骑车者的速度为多大？
（2）若骑车人骑车时受到的阻力为50N，自行车匀速向前行驶5min，则他克服阻力做了多少焦耳的功？
（3）如果骑车人质量为48kg，自行车质量为12kg，车胎与地面总接触面积为40cm²，则人骑自行车时，自行车对地面的压力和压强分别是多少？
（本题g取10N/kg）

Answer

（1）由图象分析自行车的路程与时间的关系，确定它做什么运动，然后由速度公式求速度．
（2）对自行车受力分析，由平衡条件求出骑自行车的动力，由路程公式求出自行车在5min内的路程，然后由功的公式求克服阻力做的功．
（3）由平衡条件求出车对地面的压力，然后由压强公式求压强．
【解析】
（1）从图可知自行车做匀速直线运动，当车行过s=150m时，所用时间t=30s，骑车速度 v===5m/s．
（2）骑车人骑车时，车受到的向前的动力F与向后的阻力f而做匀速直线运动，这两个力是一对平衡力，所以F=F=50N，在5min=300s内车子行驶的路程s=vt=5m/s×300s=1500m，他克服阻力做的功W=Fs=50N×1500m=7.5×104J．
（3）自行车（包括人）受竖直向下的重力G，竖直向上的支持力F而平衡，由平衡条件得：
F=G=（m车+m人）g=（48kg+12k）×10N/kg=600N，F与车对地面的压力F'是作用力与反作用力，所以车对地面的压力F'=F=600N．车胎与地面总接触面积s=40cm2=0.004m2，自行车对地面的压强：p===1.5×105Pa．
答：（1）骑车者的速度是5m/s．（2）他克服阻力做的功是7.5×104J．（3）自行车对地面的压力是600N，对地面的压强是1.5×105Pa．