Question

40 kg的女孩骑自行车带30 kg的男孩(如图18所示)，行驶速度2.5 m/s.自行车行驶时，男孩要从车上下来．
(1)他知道如果直接跳下来，他可能会摔跤，为什么？
(2)计算男孩下车的瞬间，女孩和自行车的速度．
(3)计算自行车和两个孩子，在男孩下车前后整个系统的动能的值．如有不同，请解释．

Answer 1

：(1)如果直接跳下来，人具有和自行车相同的速度，脚着地后，脚的速度为零，由于惯性，上身继续向前倾斜，因此他可能会摔跤．所以他下来时用力往前推自行车，这样他下车时水平速度是0.
(2)4 m/s　(3)250 J　400 J
男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了150 J

：(1)如果直接跳下来，人具有和自行车相同的速度，脚着地后，脚的速度为零，由于惯性，上身继续向前倾斜，因此他可能会摔跤．所以他下来时用力往前推自行车，这样他下车时水平速度是0.
(2)男孩下车前后，对整体由动量守恒定律有：
(m₁＋m₂＋m₃)v₀＝(m₁＋m₂)v
v＝4 m/s(m₁表示女孩质量，m₂表示自行车质量，m₃表示男孩质量)
(3)男孩下车前系统的动能
E_k＝(m₁＋m₂＋m₃)v
＝(40＋10＋30)×(2.5)²J
＝250 J
男孩下车后系统的动能
E_k′＝(m₁＋m₂)v²＝(40＋10)×4²J＝400 J
男孩下车时用力向前推自行车，对系统做了正功，使系统的动能增加了150 J.