Question

【題目】如圖所示，質(zhì)量為M＝10.0kg的小車在光滑水平面上以v1＝4m/s速度向右運(yùn)動(dòng)，一人背靠豎直墻壁為避免小車撞向自己，拿起水槍以v2＝8.0m/s的水平速度將一股水流自右向左射向小車后壁，射到車壁的水全部流入車廂內(nèi)，忽略空氣阻力，已知水槍的水流流量恒為Q＝5.0×10－5m3/s（單位時(shí)間內(nèi)流過橫截面的水流體積），水的密度為ρ＝1.0×103kg/m3，不計(jì)空氣阻力。求：

(1)經(jīng)多長時(shí)間可使小車速度與原來等大反向？

(2)小車速度減為零之后保持不動(dòng)，此人繼續(xù)持水槍沖擊小車，問小車受到的水對它的水平作用力有多大？

Answer 1

【答案】(1)400s；(2)0.4N

【解析】

(1)取水平向右為正方向，由于水平面光滑，經(jīng)時(shí)間，流入車內(nèi)的水的質(zhì)量為，則

對車和水流，在水平方向沒有外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律得

代入數(shù)據(jù)解得

(2)設(shè)時(shí)間內(nèi)，水的體積為，質(zhì)量為，則

設(shè)小車隊(duì)水流的水平作用力為，根據(jù)動(dòng)量定理得

代入數(shù)據(jù)由解得

根據(jù)牛頓第三定律，水流對小車的平均作用力為