如图1-6-2所示,甲车质量m1="20" kg,车上有质量M="50" kg的人,甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h="0.45" m由静止滑下,到水平面上后继续向前滑动,此时质量m2="50" kg的乙车正以v0="1.8" m/s的速度迎面滑来,为了避免两车相撞,当两车相距适当距离时,人从甲车跳到乙车上,求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应在什么范围内?不计地面和斜坡的摩擦(g取10 m/s2).
图1-6-2
3.8 m/s≤v≤4.8 m/s
甲车(包括人)滑下斜坡后速度:v甲="2gh=3" m/s,在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒,设人跳离甲车和跳上乙车后,两车速度分别为v甲′和v乙′,则:(M+m1)v甲=Mv+m1v甲′ ①
Mv-m2v0=(M+m2)v乙′ ②
恰不发生相撞的条件为:v甲′=±v乙′ ③
从①得:v甲′=
从②得:v乙′=
当v甲′=v乙′时,有 =
时,得v="3.8" m/s
当v甲′=-v乙′时,有=-
时,得v="4.8" m/s
所以,人跳离甲车的速度(对地)应满足3.8 m/s≤v≤4.8 m/s.