山地车轻便实用，很受人们喜爱．一辆整车质量为10kg的山地车，车架由碳纤维材料制成，其体积为2500cm3，质量为4.5kg．运动员骑行时，山地车对水平地面的压强是1.2×105Pa，车轮与地面的

Question

山地车轻便实用，很受人们喜爱．一辆整车质量为10kg的山地车，车架由碳纤维材料制成，其体积为2500cm³，质量为4.5kg．运动员骑行时，山地车对水平地面的压强是1.2×10⁵Pa，车轮与地面的总接触面积为80cm²•g取10N/kg．试问：
（1）山地车在设计和使用上应用了很多物理知识，请写出其中一条：___．
（2）碳纤维材料的密度是多少？
（3）运动员的质量是多少？
（4）若运动员在平直公路上以5m/s的速度匀速骑行了10min，所受阻力为32N，则运动员的骑行功率是多少？

Answer 1

（1）山地车的轮胎、车把和脚踏板等处都刻有花纹，目的是使接触面粗糙，可以增大摩擦；
（2）碳纤维材料的密度为ρ=(m)/(V)=(4.5kg)/(2.5×10-3m3)=1.8×10³kg/m³；
（3）因为p=(F)/(S)，
所以地面受到的压力为F=pS=1.2×10⁵Pa×8×10^-3_m2=960N，
运动员和山地车的总重力为G_总=F=960N，
因为G=mg，
所以总质量为m_总=(G总)/(g)=(960N)/(10N/kg)=96kg，
所以运动员的质量为m人=m_总-m_车=96kg-10kg=86kg．
（4）运动员骑行的动力为F=f=32N，
骑行功率为P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv=fv=32N×5m/s=160W．
答：
（1）山地车的轮胎、车把和脚踏板等处都刻有花纹，目的是使接触面粗糙，可以增大摩擦；
（2）碳纤维材料的密度是1.8×10³kg/m³；
（3）运动员的质量是86kg；
（4）运动员的骑行功率是160W．