Question

一個質量M =30kg的小孩在光滑的冰面上推著一個質量m=6kg的冰車以速度v₀=5m/s勻速滑行。他把冰車用力推出去，使冰車的速度變為原來的2倍。在這個過程中，他對冰車做多少功？他體內有多少化學能轉化為機械能？

Answer 1

    225 J；90 J

解析:

推出冰車的過程中，系統的動量守恒，設推出冰車后小孩的速度為v’，則

(M+m)v₀=Mv’+m·2v₀,

解出　　　　　　　v’==4m/s。

小孩對冰車所做的功等于冰車動能的增量，即W_人對車==225 J，

小孩體內化學能轉化為機械能的量等于小孩與冰車組成的系統增加的動能，即

=90 J。

（為什么小孩體內化學能轉化為機械能的數量小于他對冰車做的功呢？這是因為冰車的動能增加一部分來自于小孩本身動能的減少。本題說明一個力做的功并不能量度能量的轉化，而一對作用力與反作用力做功的代數和才反映系統的其他能量與動能轉化的數量。