题目
空中一质量为M的气球,下边连一不计质量的软梯,在梯上站质量为m的人。起始时刻,气球与人相对地面静止,当人以速度overline(v)相对气球向上爬时,气球相对地面的速度为( )A. -(M)/(M+m)overrightarrow(v)B. -(M+m)/(m)overline(v)C. -(m)/(M+m)overline(v)D. -(M+m)/(M)overline(v)
空中一质量为M的气球,下边连一不计质量的软梯,在梯上站质量为m的人。起始时刻,气球与人相对地面静止,当人以速度$\overline{v}$相对气球向上爬时,气球相对地面的速度为( )
A. $-\frac{M}{M+m}\overrightarrow{v}$
B. $-\frac{M+m}{m}$$\overline{v}$
C. $-\frac{m}{M+m}$$\overline{v}$
D. $-\frac{M+m}{M}$$\overline{v}$
题目解答
答案
C. $-\frac{m}{M+m}$$\overline{v}$
解析
步骤 1:确定系统和参考系
人和气球组成的系统在竖直方向上动量守恒。以地面为参考系,初始时刻系统静止,总动量为零。
步骤 2:分析人和气球的相对运动
人以速度$\overline{v}$相对气球向上爬,设气球相对地面的速度为v,则人相对地面的速度为v+$\overline{v}$。
步骤 3:应用动量守恒定律
根据动量守恒定律,人和气球组成的系统在竖直方向上的总动量守恒,即:
m(v+$\overline{v}$) + Mv = 0
解得:v = -$\frac{m\overline{v}}{m+M}$
人和气球组成的系统在竖直方向上动量守恒。以地面为参考系,初始时刻系统静止,总动量为零。
步骤 2:分析人和气球的相对运动
人以速度$\overline{v}$相对气球向上爬,设气球相对地面的速度为v,则人相对地面的速度为v+$\overline{v}$。
步骤 3:应用动量守恒定律
根据动量守恒定律,人和气球组成的系统在竖直方向上的总动量守恒,即:
m(v+$\overline{v}$) + Mv = 0
解得:v = -$\frac{m\overline{v}}{m+M}$