设质量为m的质点A和质量为2m的质点B之间存在恒定的引力F,现将质点A、B分别固定在x轴上的原点O和距原点为L的M点,由静止释放A、B后,它们在恒定引力F作用下将发生碰撞,求在A、B碰撞前瞬间质点A的速率多大?
这个问题总的来说是个 动能问题。
我们在做 动能问题 的题时,一般只考虑 初状态 和 末状态。
但本题的 末状态 不清楚,所以我们需要先做个 物体的运动分析,来确定它的末状态。
先做运动分析:
A、B受到的力大小都是F,只是方向相反。而A、B的质量之比为 1:2。
由加速度的公式:加速度=力/质量,所以,A、B的加速度之比为 2:1。
对初速度为零的匀加速运动,距离=1/2*加速度*时间。A、B是同时开始运动直到碰撞,所以A、B运动的时间是相等的。A、B运动的距离之比为 2:1
A、B原来相距L,现在碰装了。所以A运动的距离是:2L/3
再用动能公式解题:
外力做功=物体机械能的变化,题中A的势能没有变化,F做的功全部转化为A的动能。
F*2L/3=1/2*m*Va^2
解方程得,Va=(4FL/3m)^(1/2)。
设质量为m的质点A和质量为2m的质点B之间存在恒定的引力F,现将质点A、B分别固定在x轴上的原点O和距原点为L的M点,由静止释放A、B后,它们在恒定引力F作用下将发生碰撞,求在A、B碰撞前瞬间质点A的速率多大
1可以采用运动学公式结合牛顿定律计算:
设它们运动时间t后发生碰撞,由牛顿定律F=ma
aA=F/m aB=F/2m 碰撞时位移关系有sA+sB=L
sA=aAt^2/2=(F/m)t^2/2 sB=aBt^2/2=(F/2m)t^2/2 sA/sB=2:1
sA=2L/3 sB=L/3
vt^2-vo^2=2as vA=[(2F/m)*2L/3]^(1/2)=(4FL/3m)^(1/2)
vB=[(2F/2m)*L/3]^(1/2)=(FL/3m)^(1/2)
2。
动量关系
设它们运动时间t后发生碰撞,
aA=F/m aB=F/2m 碰撞时位移关系有sA+sB=L
sA=aAt^2/2=(F/m)t^2/2 sB=aBt^2/2=(F/2m)t^2/2
(F/m)t^2/2 +(F/2m)t^2/2 =L t^2=[2L/(F/m+F/2m)]
t=[2L/(F/m+F/2m)]^(1/2)
A:Ft=mvA-0 vA=Ft/m=(4FL/3m)^(1/2)
同理 vB=Ft/2m=(FL/3m)^(1/2)
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