Question

如圖所示，一平板車以速度 v_o =" 5" m/s 在水平路面勻速行駛，某時刻一貨箱（可視為質點）無初速度地放置于平板車上，貨箱離車后端的距離為 ，貨箱放到車上的同時，平板車開始剎車，剎車過程可視為做 a₁ =" 3" m/s²的勻減速直線運動。已知貨箱與平板車之間的摩擦因數為 μ =" 0.2" ， g =" 10" m/s²。求：

（1）貨箱剛放上平板車瞬間，貨箱的加速度大小和方向；
（2）貨箱放到車上開始計時，經過多少時間貨箱與平板車速度相同；
（3）如果貨箱不能掉下，則最終停止時離車后端的距離 d 是多少 。

Answer 1

（1）2 m/s²  方向與車前進方向相同  （2）1s （3）1m

解析試題分析：（1）貨箱剛放上平板車瞬間，貨箱相對平板車向左運動，由μmg = ma，得a="μg=2" m/s²  ，方向與車前進方向相同
（2） 貨箱放到車上后，先做勻加速運動，設經過時間 t和車達到相同速度,
由at = v_o – a₁t  得t=1s
（3）當貨箱和車速度相等，此時貨箱和車的位移分別為 x₁、x_2，
對貨箱：x₁ = v_ot - a₁t ²    對平板車：  x₂ = v_o t - at ²
此時，貨箱相對車向后移動了 △x = x₂ – x₁ =" 2.5" m < l = m ，貨箱不會從車后端掉下來。
由于貨箱的最大加速度 a =" μg" =" 2" m/s² < a₁，所以二者達到相同速度后，分別以不同的加速度勻減速運動到停止，此時相同速度為 v = a₁t =" 2" m/s 
對貨箱：s₁=v²/2 a₁=1m
對平板車：s₂=v²/2a=2/3m
故貨箱到車尾的距離  d=l-△x+s₁-s₂=1m
考點：牛頓第二定律 運動學公式