Question

為滿足不同列車間車廂進(jìn)行重新組合的需要，通常需要將相關(guān)的列車通過(guò)“駝峰”送入編組場(chǎng)后進(jìn)行重組（如圖所示），重組后的車廂同一組的分布在同一軌道上，但需要掛接在一起。現(xiàn)有一列火車共有 n節(jié)車廂，需要在編好組的“駝峰”左側(cè)逐一撞接在一起。已知各車廂之間間隙均為s₀，每節(jié)車廂的質(zhì)量都相等，現(xiàn)有質(zhì)量與車廂質(zhì)量相等、且沒(méi)有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的機(jī)車經(jīng)過(guò)“駝峰”以速度v₀向第一節(jié)車廂運(yùn)動(dòng)，碰撞后通過(guò)“詹天佑掛鉤”連接在一起，再共同去撞擊第二節(jié)車廂，直到 n 節(jié)全部掛好。不計(jì)車廂在掛接中所受到的阻力及碰撞過(guò)程所需的時(shí)間，求：

（1）這列火車的掛接結(jié)束時(shí)速度的大��；
（2）機(jī)車帶動(dòng)第一節(jié)車廂完成整個(gè)撞接過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間。
（3）這列火車完成所有車廂掛接后，機(jī)車立即開(kāi)啟動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，功率恒為P，在行駛中的阻力f恒定，經(jīng)歷時(shí)間t達(dá)到最大速度，求機(jī)車此過(guò)程的位移。

Answer 1

：（1）v_n= v₀/（n+1）
（2）t_總= t₁+t₂+t₃+……+ t_n-1=s₀[2+3+4+……+n]/v₀=
（３）

試題分析：（1）用v′表示整列車廂最后的速度，用m表示每節(jié)車廂的質(zhì)量，由于軌道對(duì)車廂的阻力不計(jì)，所以由n節(jié)車廂組成的系統(tǒng)，動(dòng)量守恒，即：mv=（n+1）mv′，得（2）設(shè)機(jī)車帶動(dòng)第一節(jié)車廂與第2、…、n-1次碰撞后連在一起的車廂速度分別為v₂、v₃、…、v_n，則有：
mv₀=2mv₁
mv₀=3mv₂
…….
mv₀=nmv_n-1
所以整個(gè)掛接過(guò)程所用時(shí)間為：==
(2)列車所能達(dá)到的最大速度為，
根據(jù)動(dòng)能定理 ，
解得：