Question

新西兰企业家GuyHoward-Willis设计推出一款名为Manta5的踏板式水翼自行车，图甲是在水面骑行的情形。该车底部有两个提供升力的碳纤维水翼（如图乙所示），用于提供前进动力的螺旋桨由骑手踩脚踏板驱动，骑手可以根据自己的情况来调整运动的速度，该车部分参数如表格所示。请完成以下问题：（ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）

自身质量/kg	20
最快速度/(m·s^-1)	5
适合骑手质量/kg	50~70

(1)水翼自行车车座设计成较宽的“马鞍形”是通过增大人体与车座的接触面积，从而减小______；停止蹬车后，水翼自行车会由于______，继续向前运动一段距离；用于提供升力的水翼，其横截面应如______图形所示；

(2)该车没有船体形状的结构，但它搭载了浮力模块。则它空载静止漂浮在水面上时，受到的浮力为多少______，浸入水中的体积是多少______?

(3)一质量为50kg的人坐在车上骑行时，车没在水中的体积跟空载时一样，则水翼提供的升力是多少______?

(4)骑行中，若脚掌对脚踏板的压力为400N，接触面积为50cm²，则脚掌对脚踏板的压强是多少______？

Answer

压强 惯性 C 200N 0.02m3 500N

【解析】

(1)[1]根据可知，在压力一定时，即人体对车座的压力一定时，增大接触面积，从而减小压强。

[2]任何物体都有惯性，停止蹬车后，水翼自行车会由于惯性，继续向前运动一段距离。

[3]水翼会提供升力，那么从四个图中可看到，C图水翼上方流速大、压强小，下方流速小、压强大，上下压强差会产生一个向上的升力，这样符合要求，其他三个不符合要求。

故选C。

(2)[4]踏板式水翼自行车的重力为

由于自行车漂浮在水面上，故

受到的浮力是200N。

[5]由阿基米德原理可以求出排开液体的体积即物体浸在液体中的体积为

浸入水中的体积是0.02m3。

(3)将人和车看作一个整体，受到的总重力为

人骑行在车上，其浸在水中的体积跟空载时一样，所以受到的浮力和空载时一样，即；在竖直方向上人和车处于静止状态，所以在竖直方向上人和车受力平衡，此时人和车受向下的重力和向上的浮力以及升力，且向上的力等于向下的力，即

故

水翼提供的升力是500N。

(4)脚掌对脚踏板的压强

脚掌对脚踏板的压强是。