f.4物理-力學

2008-06-15 6:41 pm
A. 一輛質量為5000kg的貨車以20ms-1的速率撞向一堵牆,並在2s之內停下。

(a)試解釋為何牆壁沒有移動迹象。
(b) 若司機的質量為70kg,求在碰撞時他平均所受的力。

B.假設牆壁換成一輛質量為1000kg的車,而兩車室碰撞後嵌在一起向前移動。

(a)試求碰撞前、後的總動能。如兩個數值有差異,試解釋為何有
差異。

(b)假設地面的摩擦力為25000N,問兩輛車滑行多遠才停下?

回答 (2)

2008-06-15 8:31 pm
✔ 最佳答案
A(a)因為地下正施一外力於牆上,而貨車施於牆的力不及地施於牆的最大限力(limiting force)大,因此並沒有淨力作用於牆上,所以根據F=ma,F=0, a=0, 牆會保持原來不動的狀態:沒有移動的迹象。

(b) 取向前為正,
a=(v-u)/t
a=(0-20)/2
=-10ms-1

根據F=ma,
F=(70)(-10)
=-700N (向後)

B(a)取向前為正,
根據m1u1+m2u2=m1v1+m2v2 (動量守恆定律)
(5000+70)(20)+(1000)(0)=(5000+70+1000)v
v=16.7ms-1

碰撞前的總動能
=1/2m1u1^2+1/2m2u2^2
=1/2(5070)(20)^2+1/2(1000)(0)^2
=1014000J

碰撞後的總動能
=1/2m1v1^2+1/2m2v2^2
=1/2(5070)(16.7)^2+1/2(1000)(16.7)^2
=846431J

碰撞後的總動能小於碰撞前的總動能,因為其中有些動能轉化為車子和路面的內能(熱能和聲能)。

(b)
根據F=ma
-25000=(5070+1000)a
a=-4.12ms-2

a=(v-u)/t
-4.12= (0-16.7)/t
t=0.25s
參考: 我是物理科老師
2016-01-31 12:11 am
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收錄日期: 2021-04-24 10:26:27
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