Question

4．我们知道，滑动摩擦力的大小与物体间的压力有关，还与接触面的粗糙程度有关．在物理学上，滑动摩擦力的大小可以写成f=μF_N，其中f表示摩擦力的大小，μ是描述接触面粗糙程度的物理量，叫动摩擦因数，F_N表示压力．如果自行车的质量为15kg，自行车与地面的动摩擦因数为0.1，自行车每个轮与地面的接触面积为5cm²，一个中学生骑着自行车上学，中学生的质量为50kg，则：
（1）他骑着自行车做匀速直线运动时，需要的动力为多少？
（2）自行车对地面的压强为多少？

Answer 1

分析 （1）中学生骑着自行车对地面的压力等于人和车的总重，根据f=μF_N求摩擦力，因为他骑着自行车做匀速直线运动，处于平衡状态，所以受到的动力等于摩擦力；
（2）求出受力面积，利用压强公式求对地面的压强．

解答 解：
（1）中学生骑着自行车对地面的压力：
F_N=G_总=（m_人+m_车）g=（15kg+50kg）×10N/kg=650N，
摩擦力：
f=μF_N=0.1×650N=65N，
因为他骑着自行车做匀速直线运动，处于平衡状态，
所以动力F=f=65N；
（2）受力面积S=2×5cm²=10cm²=10×10^-4m²，
对地面的压强：
p=$\frac{{F}_{N}}{S}$=$\frac{650N}{10×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=6.5×10⁵Pa．
答：（1）他骑着自行车做匀速直线运动时，需要的动力为65N；
（2）自行车对地面的压强为6.5×10⁵Pa．

点评 本题考查了重力的计算、压强的计算、二力平衡条件的应用，计算压强时注意受力面积是两个轮子，易错点！