速度.上述三种情况中,以第一种情况甲推出箱子的速度最小,第二、第三种情况则需要以更大的速度推出箱子才能实现.
【解】设甲推出的箱子速度为v,推出后甲的速度变为v1,取v0方向为正方向,据动量守恒有
M+mv0=Mv1+mv.1
乙抓住箱子的过程,动量守恒,则
Mv+mv0M+mv22
甲、乙两冰车避免相撞的条件是v2≥v1,取
v2v1.3
联立1、2、3式,并代入数据解得
v52ms.
【说明】本题仅依据两个动量守恒的过程建立的方程还能求解,关键是正确找出临界条件,并据此建立第三个等式才能求解.
【例6】两辆质量相同的小车A和B,置于光滑水平面上,一人站在A车上,两车均静止.若这个人从A车跳到B车上,接着又跳回A车,仍与A车保持相对静止,则此时A车的速率
fA.等于零B.小于B车的速率C.大于B车的速率D.等于B车的速率【分析】设人的质量为m0,车的质量为m.取A、B两车和人这一系统为研究对象,人在两车间往返跳跃的过程中,整个系统水平方向不受外力作用,动量守恒.取开始时人站在A车上和后来又相对A车静止时这两个时刻考察系统的动量,则
0=m0+mvA+mvB,
可见,两车反向运动,A车的速率小于B车的速率.【答】B.【说明】本题中两车相互作用前后动量在一直线上,但两者动量方向即速度方向均不甚明确,因此没有事先规定正方向,而是从一般的动
【例7】甲、乙两船在平静的湖面上以相同的速度匀速航行,且甲船在前乙船在后.从甲船上以相对于甲船的速度v,水平向后方的乙船上抛一沙袋,其质量为m.设甲船和沙袋总质量为M,乙船的质量也为M.问抛掷沙袋后,甲、乙两船的速度变化多少?【分析】由题意可知,沙袋从甲船抛出落到乙船上,先后出现了两个相互作用的过程,即沙袋跟甲船和沙袋跟乙船的相互作用过程.在这两个过程中的系统,沿水平方向的合外力为零,因此,两个系统的动量都守恒.值得注意的是,题目中给定的速度选择了不同的参照系.船速是相对于地面参照系,而抛出的沙袋的速度v是相对于抛出时的甲船参照系.【解】取甲船初速度V的方向为正方向,则沙袋的速度应取负值.统一选取地面参照系,则沙袋抛出前,沙袋与甲船的总动量为MV.沙袋抛出后,甲船的动量为Mmv甲,沙袋的动量为mv甲v.
f根据动量守恒定律有MVMmv甲+mv甲v.1
取沙袋和乙船为研究对象,在其相互作用过程中有MV+mv甲v=Mmv乙.2
联立l、2式解得
则甲、乙两船的速度变化分别为
【例8】小型迫击炮在总质量为1000kg的船上发射r