Question

目前，城市中交通堵塞的现象越来越严重．为了解决交通堵塞问题，科研人员设计了一种机动立交桥．机动立交桥又叫车载桥，它主要由动力车和桥板组成，使用时展开桥板搭建一座临时立交桥，使其他车辆顺利通过桥面，排除交通堵塞，在行驶过程中桥板能折叠起来放在车顶（如下图所示）

某机动立交桥的有关技术性能数据见表．请回答下列问题：

序号	技术性能数据
1	机动立交桥桥板宽度为4m
2	机动立交桥引桥坡度为30度
3	机动立交桥桥板展开时的总长度为25m
4	制造桥板的材料为上表面有花纹的钢板，密度为7.8×10^3 kg/m3
5	机动立交桥桥板所用的钢板的平均厚度为20mm
6	机动立交桥的动力车（含司乘人员）自重6t

（1）机动立交桥桥板采用有花纹的钢板的原因中______．
（2）请计算出机动立交桥桥板的质量是多少？
（3）按照我国道路安全规定，机动车对路面的压强不能超过8×10⁵pa，试求机动立交桥的动力车在行驶过程中车轮与地面接触的最小面积？（g取l0N/kg）
（4）请你从物理学角度对该机动立交桥的设计提出一条合理的改进建议．

Answer

（1）增大摩擦力的方法有：压力不变、增大接触面的粗糙程度，接触面的粗糙程度不变、增大压力，变滚动摩擦为滑动摩擦；
（2）先根据桥板的长、宽、高求出体积，再根据m=ρV求出机动立交桥桥板的质量；
（3）水平面上物体的压力和重力相等，根据G=mg求出重力，再根据S=求出机动立交桥的动力车在行驶过程中车轮与地面接触的最小面积；
（4）从机动立交桥的安全性考虑提出合理的改进建议．
【解析】
（1）在压力一定时，采用花纹的钢板，是为了增大接触面的粗糙程度，来增大摩擦．
（2）桥板的体积：
V=4m×25m×20×10-3m=2m3，
机动立交桥桥板的质量：
m=ρV=7.8×103 kg/m3×2m3=1.56×104kg；
（3）机动立交桥的动力车对地面的压力：
F=G=（M+m）g=（6×103kg+1.56×104kg）×l0N/kg=2.16×105N
车轮与地面接触的最小面积：
S===0.27m2；
（4）动立交桥引桥坡度小于30度；采用密度小强度大的材料，减轻机动立交桥桥板质量等．
答：（1）增大摩擦；
（2）机动立交桥桥板的质量为1.56×104kg； 
（3）机动立交桥的动力车在行驶过程中车轮与地面接触的最小面积0.27m2；
（4）机动立交桥引桥坡度小于30度；采用密度小强度大的材料，减轻机动立交桥桥板质量等（合理即可）．