问题 计算题

甲、乙两船在平静的湖面上以相同的速度匀速航行,且甲船在前乙船在后。从甲船上以相对于甲船的速度v,水平向后方的乙船上抛一沙袋,其质量为m。设甲船和沙袋总质量为M,乙船的质量也为M。问抛掷沙袋后,甲、乙两船的速度变化多少?

答案

解:由题意可知,沙袋从甲船抛出落到乙船上,先后出现了两个相互作用的过程,即沙袋跟甲船和沙袋跟乙船的相互作用过程。在这两个过程中的系统,沿水平方向的合外力为零,因此,两个系统的动量都守恒。值得注意的是,题目中给定的速度选择了不同的参照系。船速是相对于地面参照系,而抛出的沙袋的速度是相对于抛出时的甲船参照系。

取甲船初速度的方向为正方向,则沙袋的速度应取负值。统一选取地面参照系,则沙袋抛出前,沙袋与甲船的总动量为。沙袋抛出后,甲船的动量为,沙袋的动量为

根据动量守恒定律有:=+

取沙袋和乙船为研究对象,在其相互作用过程中有:+=

联立两式解得:

则甲、乙两船的速度变化分别为:

问答题
单项选择题