一个人加上小车的质量为100kg,速度为10米/秒,活塞受大气压为100N。
这个人拿着一根棍子顶在活塞前,由于活塞向右运动,但由于其左边是真空的,想要向右边运动时,需要克服大气压。
求活塞需要运动多少距离才能停下?
用Ft=mv,求时间t:
100t=100*10
t=10
然后F=ma,求加速度a:
a=100/100
a=1
有了t有了a,求活塞的运动距离S:
S=1/2at^2
=1/2*1*10^2
=50米
用FS=1/2mv^2,同样求S:
100S=1/2*100*10^2
100S=5000
S=50米
到现在为止,无论用Ft=mv还是FS=1/2mv^2,都可以计算出相同的结果。
问题来了——如果人推动木棍呢?
人用1秒的时间,就用木棍顶着活塞推动50米。
从FS=1/2mv^2的角度来讲,人对活塞做功,那么小车应该会停止。
可从Ft=mv的角度来讲,人只受到活塞1秒时间的力,是不足以抵消mv的动量。
请问,人拿着木棍推动活塞,这种情况,应该用Ft=mv还是FS=1/2mv^2?