Question

【題目】如圖是湖南師范大學學生發明的水上自行車，車下固定 5 個充滿氣的氣囊，每個氣囊的體積均為 3．0×102 m 3，已知該水上自行車的總質量為 25kg，不計車輪浸入水中的體積。（g 取 10N/kg）

（1）當自行車停放在水面上沒人騎行時，氣囊排開水的總體積為多少？

（2）當質量為 75kg 的人騎行時，固定在正中間的 1 個氣囊破裂，該自行車是否還能安全騎行？請通過計算說明。

Answer 1

【答案】（1）2．5×10-2m3；（2）F浮>G，所以自行車還能安全騎行

【解析】

試題分析：（1）自行車處于漂浮狀態，浮力等于重力：F浮= G= mg=25 kg×10 N / kg =250 N ，根據阿基米德原理可知，氣囊排開水的總體積為V排=F浮/ρ水g=250N/（1．0×103kg/m3×10N/kg）=2．5×10-2m3；（2）1 個氣囊破裂后，自行車排開水的最大體積V排=4×3．0×10-2m3=0．12m3，此時所受到的浮力大小為：F浮=ρ水gV排=1．0×103kg/m3×10N/kg×0．12m3=1．2×103N；自行車和人的總重：G=（m人+m車）g=（75kg+25kg）×10N/kg=1000N，由于F浮>G，所以自行車還能安全騎行。