以人和船组成的系统为研究对象.因船行进时阻力很小,船及人所受重力与水对船的浮力平衡,可以认为人在船上行走时系统动量守恒.开始时人和船都静止,系统总动量为零,当人在船上走动时,无论人的速度如何,系统的总动量都保持为零不变.
取人运动方向为正方向,设人对岸的速度为
v,船对岸的速度为
V,其方向与
v相反,由动量守恒定律有0=
mv+(-
MV)
解得两速度大小之比为
此结果对于人在船上行走过程的任一瞬时都成立.
方法一:取人在船上行走时任一极短时间为Δ
ti,在此时间内人和船都可视为匀速运动,此时间内人和船相对地面移动的距离分别为Δ
smi=
viΔ
ti和Δ
sMi=
ViΔ
ti,由此有
这样人从船头走到船尾时,人和船相对地面移动的总距离分别为
sm=ΣΔ
smi,
sM=ΣΔ
sMi.
图2
由图2中几何关系可知
sm+
sM=
L.这样,人从船头走到船尾时,船行进的距离为
代入数据有
sM="0.5" m.
方法二:由于对于人在船上行走过程的任一时刻都有
则在该过程中人和船的平均速度应满足
由于人和船运动时间相同,故有
同方法一,可求得
sM="0.5" m.