Question

【题目】如图是湖南师范大学学生发明的水上自行车，车下固定5个充满气的气囊，每个气囊的体积均为3.0×10-2m3，已知该水上自行车的质量为25kg，不计车轮浸入水中的体积。(ρ水=1.0×103kg/m3)

（1）当自行车停放在水面上没人骑行时，气囊排开水的总体积为多少？

（2）当质量为75kg的人骑行时，固定在正中间的1个气囊破裂，该自行车是否还能安全骑行？请通过计算说明。

Answer 1

【答案】（1）0.025m3（2）能安全骑行

【解析】

（1）．由浮沉条件知，处于漂浮状态时，浮力等于重力，所以自行车受到的浮力：

F浮=G车=m车g=25kg×10N/kg=250N，

根据F浮=ρgV排可得，气囊排开水的体积为：

；

（2）．处于漂浮状态时，浮力等于重力，质量为75kg的人骑行漂浮时，则受到的浮力：

F浮′=G总=（m人+m车）g=（75kg+25kg）×10N/kg=1000N，

根据F浮=ρgV排可得，排开水的体积：

，

正中间的1个气囊破裂，剩余气囊的总体积：V=4×3.0×10-2m3=0.12m3，

可见V排′＜V，即气囊能够产生的浮力仍然大于人和车的总重，所以该自行车能安全骑行。