昆明湖上
春到昆明湖,宁宁租了一条船。风平浪静、空气清新,宁宁想舒舒筋骨。于是,他在船上站定,双脚立定跳远,从 A 点跳到 B 点。他起跳用了最好的角度,结果跳了 3 米。但是,在宁宁跳起的过程中,船已向后退了 S 米,因此从地面上看,宁宁实际上并没有跳满 3 米。
假如宁宁的质量 m=50 千克,船的质量 M=100 千克,船在水上不计阻力, 试求宁宁实际跳了多少米远?他起跳的速度为多大?
**答:**设宁宁起跳的速度为 V,最好的角度,即θ=45°,水平分速度为Vx=V·cosθ,垂直分速度 Vy=V·sinθ。又设船向后的速度为 U。
宁宁跳起的时间 t 可以用斜抛运动的公式来计算:
1 2
h=Vy t - 2 gt
∵h = 0, ∴
1 2
vy t = 2 gt
同时,在此时间内,宁宁实际跳过的距离为 1,
l = Vx ·t
由动量守恒定律
船后退距离 s 即可求得: 由②和④式,得
将⑤式代入②式:
由⑤式和⑥式,可以求得:
从计算可知,宁宁起跳的速度为 4.42 米/秒,实际跳过的距离为 2 米。