Question

如图所示赛车的车架有各种不同的材料，这些材料的部分技术指标如下表．（g取10N/kg） 

材料	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg/m^3）	7900	3000	4500	1600

（1）若一副车架的体积约为2.5×10^-3m³，则最轻的车架质量是多少？
（2）运动员骑着一辆赛车在平直公路上匀速行驶500m，所用时间为50s．假设自行车在行驶过程中受到的阻力是100N，在这段时间内，运动员骑车速度、运动员所做的功和做功功率分别是多大？
（3）若运动员和赛车的总质量为60km，车胎与地面的总接触面积为4×10^-3m²．则该运动员骑车时对地面的压强是多大？

Answer

（1）因为求的是最轻的车架质量，所以车架的密度应该是最小的ρ=1.6×103kg/m3，已知车架的体积，根据公式m=ρV可求车架的质量；
（2）赛车在平直公路上匀速行驶500m，所用时间为50s．利用v=求出运动员骑车速度．
根据运动员骑着一辆赛车在平直公路上匀速行驶，先判断出运动员克服阻力所做的功W，再用公式P=算出运动员的功率．
（3）地面所受的压力等于车子和运动员的重力，根据公式P=可求地面受到的压强．
【解析】
（1）材料密度最小时，车架的质量最小，
∵ρ=，
∴车架的最小质量m=ρV=1.6×103 kg/m3×2.5×10-3m3=4kg．
（2）运动员骑车速度v===10m/s，
运动员所做的功W=Fs=100N×500m=5×104J，
运动员做功功率P===1×103W．
（3）对地面的压力F=G=mg=60 kg×10N/kg=6×102N，
对地面的压强p===1.5×105Pa．
答：（1）最轻的车架质量是4kg．
（2）在这段时间内，运动员骑车速度是10m/s，所做的功是5×104J，做功功率是1×103W．
（3）运动员骑车时对地面的压强是1.5×105Pa．