急!动量问题,请高手帮忙

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/08 09:05:57
质量为M=4kg的平板小车静止在光滑的水平面上,如图http://p14.freep.cn/p.aspx?u=v20_p14_p_0711181402379796_0.jpg
当t=0时,两个质量分别为Ma=2kg,Mb=1kg的小物体A,B都以大小Vo=7m/s,方向相反的速度同时从小车板面上的左右两端相向滑动,到他们在小车上停止滑动时,没有相碰,A,B与车的动摩擦因数μ=0.2,取g=10
求(1)A在车上刚停止滑动时,A和车的速度大小;(2)A,B在车上都停止滑动时车的速度以及此时车运动了多长时间?

谢谢帮忙!

取A运动方向(向右)为正方向,即A的初始速度为Vo,B的初始速度为-Vo

顺便一提,没有说明全部取地面作为静止参照系.

(1)A和车相对静止时,设共同速度为v
注意到A和B所受的摩擦力的加速度是相同的(同为μg=2m/s^2),所以在和小车相对静止前任一时刻t的速度大小相同(同为Vo-μgt),但方向相反.于是在A刚静止时,B的速度为-v
于是动量守恒方程MA*Vo-MB*Vo=(MA+M)*v-MB*v
解得v=7/5m/s=1.4m/s

(2)AB都停止滑动时,和小车的速度相同,设为v'
于是动量守恒方程MA*Vo-MB*Vo=(MA+M+MB)*v'
解得v'=1m/s,正号代表方向与A的初始运动方向相同(向右)。
因为B和小车始终相对运动,受到恒定的动摩擦力直到AB均和小车相对静止(分析运动状况可知由于小车始终向右运动,A先和小车相对静止)。因此B和小车相对运动的时间就是所求时间。那么根据运动学定律和牛二定律,v'=-Vo+t*μmg/m
(注意摩擦力方向和最终速度方向同为向右,即正方向,而B的初始速度方向为负方向),解得t=4s

最后再放上运动分析吧。
小车受力向右,会匀加速向右运动。但由于小车速度没有达到Vo,和A仍有相对摩擦,A,B均减速。当A与小车达到同样速度时,小车和A之间改为静摩擦,保持相对静止,仍然向右运动。但此时B仍在向左运动,B所受摩擦力的反作用力使小车+A开始减速。B会一直减速到0(相对地面),然后在摩擦力作用下开始向右加速(注意B受摩擦力始终向右,而其反作用力使小车+A一直减速),直到和小车+A相对静止,三样物体一起向右匀速运动。

话说本题用纯运动+牛二配合上面的运动分析也可解……适合挑战体力极限(我没空^_^)。但因为问的都是末状态的量,用动量守恒列方程会简单很多。

*至于另一位的答案,没有考虑到小车会相对地面滑动。。。事实上A相对小车静止时的绝对速度(好吧没有绝对速度,是相对地面的速度)并不是0,因此减速时间并非7/2=3.5秒。不过第二小题v'=1m/s是正解。