Question

40 kg的女孩騎自行車帶30 kg的男孩(如圖18所示)，行駛速度2.5 m/s.自行車行駛時，男孩要從車上下來．
(1)他知道如果直接跳下來，他可能會摔跤，為什么？
(2)計算男孩下車的瞬間，女孩和自行車的速度．
(3)計算自行車和兩個孩子，在男孩下車前后整個系統的動能的值．如有不同，請解釋．

Answer 1

：(1)如果直接跳下來，人具有和自行車相同的速度，腳著地后，腳的速度為零，由于慣性，上身繼續向前傾斜，因此他可能會摔跤．所以他下來時用力往前推自行車，這樣他下車時水平速度是0.
(2)4 m/s　(3)250 J　400 J
男孩下車時用力向前推自行車，對系統做了正功，使系統的動能增加了150 J

：(1)如果直接跳下來，人具有和自行車相同的速度，腳著地后，腳的速度為零，由于慣性，上身繼續向前傾斜，因此他可能會摔跤．所以他下來時用力往前推自行車，這樣他下車時水平速度是0.
(2)男孩下車前后，對整體由動量守恒定律有：
(m₁＋m₂＋m₃)v₀＝(m₁＋m₂)v
v＝4 m/s(m₁表示女孩質量，m₂表示自行車質量，m₃表示男孩質量)
(3)男孩下車前系統的動能
E_k＝(m₁＋m₂＋m₃)v
＝(40＋10＋30)×(2.5)²J
＝250 J
男孩下車后系統的動能
E_k′＝(m₁＋m₂)v²＝(40＋10)×4²J＝400 J
男孩下車時用力向前推自行車，對系統做了正功，使系統的動能增加了150 J.