1.一质量为M的平板车,可无磨擦地沿一水平直线轨道运动。初始时,轨道静止不 动,有N个人站在车上,每个人的质量为m 。
①当N个人一起,以相对于车的速度为v0 ,同时从车端跳出,问N个人跳车之后,车的速度为多少?
②若N个人一个接一个地都以相对于车的速度为v0跑向一端相继跳离平板车,(在一个时则只有一个人跳),求平板车的末速度为多少?
③在1和2两种情况下,哪种情况的车速较大?
解:①Mv+Nm(v+v0)=0 (动量守恒)
得v=-[(Nm)/(M+Nm)]v0 (负号表示v与v0反向)
②设某刻车上仍有个人在一起作水平平动,平动速度为Vn。因而,在水平方向上总动量为(M+nm)vn 。然后,有一个人从车上跳下后,车及车上(n-1)人的水平平动速度为系统(由车、车上的人及跳下的人组成)的水平总动量为
[M+(n-1)m]Vn-1+m(Vn-1+v0)
由于在水平方向上无外力作用,该方向上动量守恆:
(M+nm)vn=[M+(n-1)m]Vn-1+m(Vn-1+v0)
(M+nm)vn=(M+nm)vn-1+mv0
∴vn-1=vn-[m/(M+nm)]v0
从车上有N个人时,车和人都静止,即
vN-1=-[m/(M+Nm)]v0
vN-2=vN-1-m/[M+(N-1)m]v0=-m/(M+Nm)v0-m/[M+(N-1)]v0
... ...
故车的末速为vN-N=vn=0=
③∵M+nm≦M+Nm, n=1,2,…N
∴②的平板车的末速比①大。