Question

人和冰车的总质量为M，另有一个质量为m的坚固木箱，开始时人坐在冰车上静止在光滑水平冰面上，某一时刻人将原来静止在冰面上的木箱以速度V推向前方弹性挡板，木箱与档板碰撞后又反向弹回，设木箱与挡板碰撞过程中没有机械能的损失，人接到木箱后又以速度V推向挡板，如此反复多次，试求人推多少次木箱后将不可能再接到木箱？（已知）

Answer 1

n=9

解析:

人每次推木箱都可看作“一分为二”的过程，人每次接箱都可以看作是“合二为一”的过程，所以本题为多个“一分为二”和“合二为一”过程的组合过程。

设人第一次推出后自身速度为V1，  

则：MV1=mV，

人接后第二次推出，自身速度为V2，

则mV+2mV=MV2

 (因为人每完成接后推一次循环动作，自身动量可看成增加2mV)

设人接后第n次推出，自身速度为Vn，

则mV+2mV(n-1)=MVn

∴Vn=(2n-1)V ，

若Vn≥V ，则人第n次推出后，不能再接回，将有关数据代入上式得n≥8.25，∴n=9。