“我运动，我健康”．许多随身电子产品能对人的运动信息进行监测，帮助人们更科学地锻炼健身．小华同学利用某款电子手环提供的健身信息，并采集了其他一些数据，如下表所示，问：

Question

“我运动，我健康”．许多随身电子产品能对人的运动信息进行监测，帮助人们更科学地锻炼健身．小华同学利用某款电子手环提供的健身信息，并采集了其他一些数据，如下表所示，问：（g取10N/kg）

体重 m/kg	身高 H/cm	站立时双脚与 地面接触面积S/cm2	腿长 L/cm	正常行走 时的步距l/cm
40	150	320	65	50

（1）小华行走时对地面的压强为多少？
（2）小华提起双脚脚跟站立，如图乙所示的是一只脚的姿势图，O点是脚尖与地面的接触点，F₂为一只脚受到的阻力（双脚受到的总阻力等于人的体重），已知AO=16cm，AB=4cm，则她一条腿的腓肠肌提起脚跟的动力F₁为多少？
（3）小华的手环能对她每天行走的步数自动计数，并给出大致消耗的能量．小华想：人在水平路面上前进时是否要克服重力做功呢？通过查阅资料，她了解到：人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．假设人在正常行走时，重心在人体中的位置近似不变；小华同学花费15min从家走到学校，共计为1800步．试求：小华行走需要克服重力做多少功？克服重力做功的功率多大？

Answer 1

（1）小华行走时对地面的压力F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，
接触面积S=(1)/(2)×320×10^-4m²=160×10^-4m²，
压强p=(F)/(S)=(400N)/(160×10-4m2)=2.5×10⁴ Pa；
（2）已知AO=16cm，AB=4cm，则OB=AO+AB═16cm+4cm=20cm，
双脚受到总阻力F₂=(1)/(2)G=(1)/(2)×400N=200N，
由杠杆平衡条件可得：F₁×OB=F₂×OA
则F₁=(F2×OA)/(OB)=(200N×16cm)/(20cm)=160N；
（3）由几何知识，人每走一步重心升高，
h=L-√(L2-((1)/(2)l)2)=√((65cm)2-((1)/(2)×50cm)2)=（65cm-60cm）=5cm，
每走一步需克服重力做功，
W=Gh=mgh=40kg×10N/kg×0.05m=20J，
共做功W_总=nW=1800×20J=3.6×10⁴J，
克服重力做功的功率P=(W总)/(t)=(3.6×104J)/(15×60s)=40W．
答：（1）小华行走时对地面的压强为2.5×10⁴ Pa；
（2）她一条腿的腓肠肌提起脚跟的动力F₁为160N；
（3）小华行走需要克服重力做3.6×10⁴J功；克服重力做功的功率为40W．