重心の運動(台車の上を人が歩く)
着眼点外力がなければ重心の速度は一定。はじめ静止なら重心は動かないので、人が進んだ分だけ台車が逆に動く。
v_G=\frac{m_1v_1+m_2v_2}{m_1+m_2}
(全運動量÷全質量)
例題
1
なめらかな床の上に静止している長さ 4.0\ \mathrm{m}、質量 150\ \mathrm{kg} の台車の一端に、質量 50\ \mathrm{kg} の人が立っている。人が他端まで歩いたとき、台車は床に対してどれだけ動くか。
解答
床に対する人の変位 x_p、台車の変位 x_c。重心が動かないので 50x_p+150x_c=0。
台車に対して人は 4.0\ \mathrm{m} 進むので x_p-x_c=4.0。
x_p=4.0+x_c を代入: 200+200x_c=0、x_c=-1.0
人と逆向きに 1.0\ \mathrm{m}(人は床に対して 3.0\ \mathrm{m} 進む)
台車に対して人は 4.0\ \mathrm{m} 進むので x_p-x_c=4.0。
x_p=4.0+x_c を代入: 200+200x_c=0、x_c=-1.0
人と逆向きに 1.0\ \mathrm{m}(人は床に対して 3.0\ \mathrm{m} 進む)