总质量为M的列车,沿水平直线以V匀速前进,最后一节的质量为N.中途脱轨.司机发现时,列车已经驶了L的距离,于是立即关掉油门,设阻力与质量成正比,当两列车多停止时,它们的距离为多少?
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设牵引力F,阻力系数K整车匀速时F=KM如果脱钩后就关发动机,两车停下时距离应为零,那么前车多滑出的距离所需的能是发动机在L距离上做功的结果,即牵引力在L上做功全部用于克服阻力做功前车脱钩后FL=K(M-N)S两式相除S=ML/(M-N)
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这是一道传统经典题。因设列车所受阻力与质量成正比,所以列车在匀速行驶时,牵引力大小等于阻力kM,脱落车皮后,牵引力不变。列车脱掉一节车皮后,从速度V开始先加速、后减速、到速度减回到V的过程中的位移,就是两部分都停止时它们之间的距离,因为不管是车皮还是前面部分的列车,在从V开始滑行到停止发生的位移是相等的。对列车从V开始加速、减速,回到V利用动能定理:kML-k(M-N)Δs=0所以Δs=ML/(M-N)