如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,车上装有半径为R的半圆形光滑轨道.现将质量为m的小球放于半圆形轨道的边缘上,并由静止开始释放,当小球滑至半圆形轨道的最低点

问题描述:

如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,车上装有半径为R的半圆形光滑轨道.现将质量为m的小球放于半圆形轨道的边缘上,并由静止开始释放,当小球滑至半圆形轨道的最低点位置时,小车移动的距离为 ___ ,小球的速度为 ___ .

当小球滚到最低点时,设此过程中
小球水平位移的大小为s1,车水平位移的大小为s2
在这一过程中,由系统水平方向总动量守恒得(取水平向左为正方向)
m

s1
t
-M
s2
t
=0
又 s1+s2=R
由此可得:s2=
mR
m+M

当小球滚至凹槽的最低时,小球和凹槽的速度大小分别为v1和v2.据水平方向动量守恒
  mv1=Mv2
另据机械能守恒得:mgR=
1
2
mv12+
1
2
Mv22
得:v1=
2MgR
m+M

故答案为:
mR
m+M
2MgR
m+M