(1)小王同学为了测量积雪的密度,设计了“根据雪地上的脚印深度进行估测”的方法。他采用的方法是

王洋
王洋 2021-4-16 17:47

(1)小王同学为了测量积雪的密度,设计了“根据雪地上的脚印深度进行估测”的方法。他采用的方法是:利用一块平整地面上的积雪,用脚竖直向下踩在雪上,形成一个向下凹的脚印。然后通过测量积雪原来的厚度H,用脚踩后在雪上形成脚印的深度h,就可以估测雪的密度。请通过推导得出雪的密度的计算表达式。

(2)大雪过后,会造成路面积雪和积水,危及交通安全。为了尽快消除路面积水,可以通过撒盐和铺设防滑物以及组织扫雪等措施。

盐的浓度(%)

0

5

10

15

20

凝固温度(°C)

0

-3

-7.5

-12

-17

上表反映的是盐的浓度与凝固温度之间的关系,利用这一表格,请你估计当桥面上积水的厚度达到2 cm,环境温度为-3°C时,撒盐车应在每平方米的冰面上撒多少盐才能去除桥面上的积水?

(3)雪地车在松软的雪地上行驶时,所受阻力主要源于履带或车轮与雪层的挤压。某型号的履带式雪地车的每根履带宽为d,空载时与雪地接触的压强为p0.

(a)当雪地车以速度v在雪地上匀速行驶时,在雪层上造成的雪沟深度为h。试估算此时雪地车克服雪层阻力做功的功率P。

(b)假设雪地车挤压雪层形成的雪沟深度与压强成正比。当雪地车所载货物的重力为雪地车空载时自重的1/4,则仍以功率P在雪地上匀速行驶时的速度为多大?


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1条回答
  •  荣宝昌
    荣宝昌 (最佳回答者)
    2021-4-16 17:47

    (1)解析:人脚踩下去后,脚下的雪的密度近似等于冰的密度。设脚的面积为S,则

    脚下雪的质量与踩后冰雪的质量相等:
    m=m

    原来脚下雪的体积:
    V=SH

    雪的质量:
    m=ρV=ρSH

    被踩后,冰雪的体积:
    V=SH-h

    冰雪的质量

    m=ρV=ρSH-h

    显然

    ρSH=ρSH-h

    解之可得:
    ρ=ρH-h/H

    (2) 解析:从表格中数据可以看出:-3°C时应撒盐的浓度为5%,故
    每平方米的水的质量为:
    m=ρ
    V=1000kg/m3×1m2×0.02m=20kg

    所需盐的质量为:
    m
    =20kg×5%=1kg

    3)解析:

    a)设雪地车在雪地行驶的时间为t,

    t时间内前进的距离:L=vt
    压下雪的面积:S=L2d=2vtd
    压力做功:W=Fh=pSh=p0×2vtd×h=2p0vtdh
    功率:P=W/t=2p0vtdh/t=2p0vdh
    b)已知重力增加原来的1/4,在受力面积不变时,其压强也增大1/4

    雪地车克服雪地阻力的功率一定,设此时雪地车行驶的速度为v′,则
    2p0vdh=2
    p0+Po/4v'dh
    解之得:v'=4v/5


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