(M + 2m2)S/t - (m1 - m2) (L - S)/t = 0
解得
S = (m1 - m2)L/(M + m1 + m2)
※[例3] 某人在一只静止的小船上练习射击,船和人连同枪(不包括子弹)及靶的总质量为M,枪内装有n颗子弹,每颗子弹的质量为m,枪口到靶的距离为L,子弹射出枪口时相对地面的速度为vO,在发射一颗子弹时,前一颗粒子弹已陷入靶中,则在发射完n颗子弹后,小船后退的距离为多少(不计水的阻力)。
过程分析 子弹发射时在枪内的运动,和击靶的过程,类似于人船模型中相互作用。连发n颗子弹,相当于n个人从船头走到船尾。把船、人、枪、靶和子弹作为一个系统进行研究,因该系统在水平方向上不受外力,所以在这个方向上总动量守恒。
解:设一颗子弹完成射击过程的历时为t,小船移动So,由动量守恒定律可得
[M + (n - 1) m] So/t - m (L - So)/t = 0
解方程可得
So = mL/(M + nm)
因此,发射n颗子弹后,小船后退的距离
S = nSo = nmL/(M + nm)
※[例4] 如图2所示,在光滑水平地面上,有两个光滑的直角三形木块A和B,底边长分别为a、b,质量分别为M、m,若M = 4m,且不计任何摩擦力,当B滑到底部时,A向后移了多少距离?
过程分析 选定木块A和B整体作为研究对象,在B沿斜面下滑的过程中,与人船模型类同,该系统在水平方向上所受的合外力为零,所以,在水平方向上动量守恒。
解:设当B沿斜面从顶端滑到底部时,A向后移动了S,则B对地移动了a - b - S,由动量守恒定律得
MS/t - m(a - b - S)/t = 0
解得
S = m(a - b)/(M + m) = (a - b)/5
[例5] 质量为M的气球下系一质量可忽略的足够长的绳子,绳子上距地面H高处