如图所示,把质量m=20kg的物体以水平速度v0=5m/s抛到静止在水平地面的平板小车上.小车质量M=80kg,物体在小车上滑行一段距离后相对于小车静止.已知物体与平板间的动摩擦因数μ=0.8,小车

问题描述:

如图所示,把质量m=20kg的物体以水平速度v0=5m/s抛到静止在水平地面的平板小车上.小车质量M=80kg,物体在小车上滑行一段距离后相对于小车静止.已知物体与平板间的动摩擦因数μ=0.8,小车与地面间的摩擦可忽略不计,g取10m/s2,求:

(1)物体相对小车静止时,小车的速度大小是多少?
(2)物体相对小车运动时,物体和小车相对地面的加速度各是多大?
(3)物体在小车滑行的距离是多少?

(1)以写出与滑块组成的系统为研究的对象,系统在水平方向的动量守恒,取滑块的初速度的方向为正方向,根据动量守恒定律,得:
mv0=(m+M)v
解得:v=

mv0
m+M
20×5
20+80
=1m/s
(2)根据牛顿第二定律mg=ma1
代入数据得:a1=8m/s2
mg=Ma2
代入数据得:a2=2m/s2
(3)设s1、s2分别表示物体与小车静止前所经过的路程,则有:
v2
v 20
−2a1s1
v2=2a2s2

物体在小车滑行的距离为:s=s1-s2=1.25m
答:(1)物体相对小车静止时,小车的速度大小是1m/s;
(2)物体相对小车运动时,物体的加速度是8m/s2和小车相对地面的加速度是2m/s2
(3)物体在小车滑行的距离是1.25m.