高中物理，人船模型

Question

人船模型变式题
一个人手抓着气球的绳子停在空中，绳子下端正好在地面上，此时系统平衡，人距离地面高60米，气球和绳子120Kg，人为60Kg，人是否能安全滑到地面

动量问题。。。。

Answer 1

系统所受合力为0，所以动量守恒
mv=MV
60v=120V
两边同时乘以时间t
60vt=120Vt
60*s=120*S
s=2S
又因为s+S=绳长=60m
得到人下滑的距离s=40m
所以当人滑到绳子底端时，距离地面还有20米
因此不能安全滑到地面

Answer 2

这个问题也可看做人与绳子下端相遇的问题。
人的质量与（气球+绳子）的质量之比为M（人）：m(球绳）=1：2
由动量守恒 MV=mv
得：V（人）：v（球绳）=2:1
所以在相通时间内二者走过的路程也是S（人）:s（球绳）=2:1
有： S+s=60 3s=60 s=20
即：绳子下端上升了20米与人相遇，此时人距离地面20米。

此时人可以跳下去- -！

Answer 3

1
模型即只考虑主要问题，忽略次要问题。人船模型受到水的阻力就是可忽略的问题。系统不受外力，就能用动量守恒定理了。
系统初末速度均为零，即摩擦力做总功为零。对人做总功为零，对船做总功为零。
摩擦力开始做正功，所以人船都有了速度。后来做负功，人船于是都没了速度。
2
静摩擦力方向是一个与作用对象有关的问题。
开始的时候，人要走，有了速度，人受到的静摩擦力做正功，方向与人相同。
船也有了速度，它受到的静摩擦力也做正功，方向与船相同。
所以静摩擦力方向隐含着被作用对象，是针对被作用对象而言的。

Answer 4

摩擦力的方向和人走的方向相反，和船相同。摩擦力对人做负功，对船做正功。换成滑板也一样。内力远大于外力。船不可能自己移动系统的内力是由人提供的所以摩擦力只能和人的方向相反