Question

11．2015年9月3日紀(jì)念中國(guó)人民抗日戰(zhàn)爭(zhēng)暨世界反法西斯戰(zhàn)爭(zhēng)勝利70周年閱兵式上，我軍最新型99式坦克主戰(zhàn)坦克是裝甲方陣第一方隊(duì)．該坦克戰(zhàn)斗全重52噸，炮口向前時(shí)全長(zhǎng)10米，車長(zhǎng)7.6米，寬3.5米，高2.37米，每條履帶與地面接觸面積為2m²，最大公路速度80千米/小時(shí)，0--32公里加速時(shí)間為12秒鐘．另外值得注意的一點(diǎn)就是，該坦克還安裝了最大作用距離4000米，“激光壓制觀瞄系統(tǒng)”，4000米內(nèi)可讓敵軍坦克瞬間變成瞎子，就目前來(lái)看，相對(duì)于西方主要國(guó)家的主戰(zhàn)坦克，我們的這套系統(tǒng)的確可以稱得上是獨(dú)具特色．
求：（1）該坦克通過(guò)天安門廣場(chǎng)時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）若該坦克以最大公路速度通過(guò)500米寬天安門廣場(chǎng)時(shí)，需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（3）坦克安裝的較寬履帶及履帶上帶有凸起的棱它們的作用分別是什么？

Answer 1

分析 （1）該坦克在水平地面行駛時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）已知最大公路速度和天安門廣場(chǎng)的寬度，利用v=$\frac{s}{t}$可求需要的時(shí)間；
（3）減小壓強(qiáng)的方法：在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；在受力面積一定時(shí)，通過(guò)減小壓力來(lái)減小壓強(qiáng)．
增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時(shí)，通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力；在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力．

解答 （1）坦克通過(guò)天安門廣場(chǎng)時(shí)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=52×10³kg×10N/kg=52×10⁴N，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{52×1{0}^{4}N}{2×2{m}^{2}}$=1.3×10⁵Pa；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得需要多長(zhǎng)時(shí)間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{0.5km}{80km/h}$=0.00625h=22.5s；
（3）坦克安裝的較寬履帶，是在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；
履帶上帶有凸起的棱，是在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力．
答：（1）該坦克通過(guò)天安門廣場(chǎng)時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是1.3×10⁵Pa；
（2）若該坦克以最大公路速度通過(guò)500米寬天安門廣場(chǎng)時(shí)，需要22.5s；
（3）坦克安裝的較寬履帶，是在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大受力面積來(lái)減小壓強(qiáng)；
履帶上帶有凸起的棱，是在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力．

點(diǎn)評(píng) 此題考查壓強(qiáng)的大小計(jì)算、速度公式及其應(yīng)用、減小壓強(qiáng)和增大摩擦的方法，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，但總體難度不大，關(guān)鍵是該坦克在水平地面行駛時(shí)對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，此外在分析壓強(qiáng)和摩擦力問(wèn)題是需要注意控制變量法的使用．