2011年少数民族运动会“独竹漂”比赛中,来自贵州的胡朝贵以21′30的成绩获得了60米直道竞速比赛的冠军,图甲是他参加比赛的情景.其划行所用的力与时间的关系如图乙所示.
(1)如果他的体重为60kg,竹和划竿的质量分别为15kg、5kg,比赛前要保证他站在竹上不浸入水中,竹的体积至少多大?(忽略划竿浸入水中的体积)
(2)若胡朝贵在10s到16s内划行的功率恒为600W,求他在10s到16s划行的距离;
(3)他在10s到16s内受到的阻力.
(1)运动员与竹、划竿的总重力:
G=mg=(60+15+5)kg×10N/kg=800N,
由于运动员与竹漂浮,F浮=G,
即ρ水v排g=G,
所以楠竹的体积至少为:
v排=
=G ρ水g
m3=0.08 m3,800 1000×10
(2)胡朝贵在10s到16s内划行所做的功:
W=Pt=600W×6s=3600J,
由图象可知他在10s到16s内划行所用的力:
F=200N,
则划行的距离:
s=
=W F
=18m;3600J 200N
(3)∵P=
=W t
=Fv,Fs t
又∵在10s到16s内划行的功率恒为600W,且划行所用的力F恒为200N,
∴划行的速度v不变,为匀速直线运动,
∴他受到的阻力与划行的力平衡,f=F=200N.
答:(1)竹的体积至少0.08 m3;
(2)他在10s到16s划行的距离为18m;
(3)他在10s到16s内受到的阻力为200N.