Question

在光滑水平面上，有一質量為m₁=20 kg的小車，通過一根幾乎不能伸長的輕繩與另一個質量為m₂＝25 kg的拖車相連接，一質量為m₃=15 kg的物體放在拖車的平板上，物體與平板間的動摩擦因數μ=0.2.開始時，拖車處于靜止狀態(tài)，繩未拉緊(如圖8- 7- 3所示)，小車以v₀=3 m/s的速度向前運動.求：

(1)當m₁、m₂、m₃以同一速度前進時，其速度的大�。�

(2)物體在拖車平板上移動的距離(g取10 m/s²).

Answer 1

解析：(1)研究m₁、m₂、m₃組成的系統(tǒng).繩子的拉力、m₃與m₂之間的摩擦力均為內力，外力之和為零，系統(tǒng)的動量守恒.則有

m₁v₀=(m₁+m₂+m₃)v₂

由此解得三者的共同速度v₂==1 m/s.

(2)繩繃緊的極短時間內相當于m₁和m₂碰撞，m₃未動，m₁、m₂動量守恒

m₁v₀=(m₁+m₂)v₁

由此式解得繩剛拉緊時m₁和m₂的共同速度v₁== m/s

繩繃緊后，小車和拖車的速度由v₁減至v₂.設此過程小車和拖車的位移為s₁，對小車和拖車由動能定理，有

μm₃gs₁=(m₁+m₂)(v₁²-v₂²)                                                                                           ①

物塊的速度由0增至v₂，設此過程物塊的位移為s₂，對物塊由動能定理，有

μm₃gs₂=m₃v₂²                                                                                                     ②

設物塊在拖車上移動的距離為Δs，則Δs=s₁－s₂                                                          ③

代入數據由以上三式可解得Δs=0.33 m.