Question

40 kg的女孩騎自行車(chē)帶30 kg的男孩(如圖18所示)，行駛速度2.5 m/s.自行車(chē)行駛時(shí)，男孩要從車(chē)上下來(lái)．
(1)他知道如果直接跳下來(lái)，他可能會(huì)摔跤，為什么？
(2)計(jì)算男孩下車(chē)的瞬間，女孩和自行車(chē)的速度．
(3)計(jì)算自行車(chē)和兩個(gè)孩子，在男孩下車(chē)前后整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)能的值．如有不同，請(qǐng)解釋．

Answer 1

：(1)如果直接跳下來(lái)，人具有和自行車(chē)相同的速度，腳著地后，腳的速度為零，由于慣性，上身繼續(xù)向前傾斜，因此他可能會(huì)摔跤．所以他下來(lái)時(shí)用力往前推自行車(chē)，這樣他下車(chē)時(shí)水平速度是0.
(2)4 m/s　(3)250 J　400 J
男孩下車(chē)時(shí)用力向前推自行車(chē)，對(duì)系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動(dòng)能增加了150 J

：(1)如果直接跳下來(lái)，人具有和自行車(chē)相同的速度，腳著地后，腳的速度為零，由于慣性，上身繼續(xù)向前傾斜，因此他可能會(huì)摔跤．所以他下來(lái)時(shí)用力往前推自行車(chē)，這樣他下車(chē)時(shí)水平速度是0.
(2)男孩下車(chē)前后，對(duì)整體由動(dòng)量守恒定律有：
(m₁＋m₂＋m₃)v₀＝(m₁＋m₂)v
v＝4 m/s(m₁表示女孩質(zhì)量，m₂表示自行車(chē)質(zhì)量，m₃表示男孩質(zhì)量)
(3)男孩下車(chē)前系統(tǒng)的動(dòng)能
E_k＝(m₁＋m₂＋m₃)v
＝(40＋10＋30)×(2.5)²J
＝250 J
男孩下車(chē)后系統(tǒng)的動(dòng)能
E_k′＝(m₁＋m₂)v²＝(40＋10)×4²J＝400 J
男孩下車(chē)時(shí)用力向前推自行車(chē)，對(duì)系統(tǒng)做了正功，使系統(tǒng)的動(dòng)能增加了150 J.