题目
Problem
2.
In this question you must show all stages of your working.
Solutions relying on calculator technology are not acceptable.
[In this question, i and j are horizontal unit vectors.]
A particle P of mass 3kg is moving on a smooth horizontal plane.
At time t seconds, where 1⩽t⩽4, the position vector, r metres, of P relative to a fixed origin is given by r=4t21i−3tj.
At the instant when t=4, P receives an impulse (6i−3j)Ns.
Find the speed of P immediately after the impulse is received.
(7)
题目中文翻译
本题必须展示所有计算步骤。
不接受依赖计算器技术的解法。
[ 本题中,i、j 为水平方向的单位向量。 ]
质量为 3kg 的质点 P 在光滑水平面上运动。
在 t 秒时,1⩽t⩽4,P 相对于固定原点的位置向量 r 米为 r=4t21i−3tj。
在 t=4 的瞬间,P 受到冲量 (6i−3j)Ns。
求 P 受到冲量后瞬间的速率。
(7)
解答
解法一
思路
展开
先微分位置求受冲量前的速度,不能把 t=4 时的位置当速度。再用冲量—动量求末速度,最后手算 3:4:5 的模长。
答题过程
展开
Before the impulse, differentiating the position vector gives
v−=dtdr=2t−1/2i−3j.
At t=4,
v−=2(21)i−3j=i−3j.
Let the velocity just after the impulse be v+. By impulse-momentum,
6i−3j=3[v+−(i−3j)].
Dividing by 3,
v+−(i−3j)=2i−j.
Hence
v+=3i−4j.
The speed is
∣v+∣=32+(−4)2=25,
so
5 m s−1.