一次元における非弾性衝突 ― 問題点と解決策

1. 30グラムの弾丸が30m/sの速度で静止している1kgのブロックに衝突します。衝突の結果、弾丸とブロックが一体化した場合、ブロックの速度を求めなさい。

既知:

弾丸の質量(m 1 ) = 30グラム = 0.03 kg

ブロックの質量(m 2 ) = 1 kg

弾丸の初速度 ( v 1 ) = 30 m/s

ブロックの初期速度(v 2 ) = 0 (ブロックは静止状態)

求む:衝突後の弾丸とブロックの速度(v')

解決策:

m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 + m 2 ) v'

(0.03)(30) + (1)(0) = (0.03 + 1) v'

0.9 + 0 = 1.03 v'

0.9 = 1,03 v'

v' = 0.9 / 1,03

v' = 0.87 m/s

[irp]

2.質量 2 kg のビリヤードボール A が速度 v A = 6 ms −1で移動し、同じ質量のボール B と正面衝突します。衝突が完全非弾性衝突である場合、衝突後の 2 つのボールの速度はそれぞれどうなりますか。

既知:

質量 A (m A ) = 2 kg

質量 B (m B ) = 2 kg

ボールAの初速度(v A )= -6 m/s

ボールBの初速度(vB )= 4 m/s

プラスとマイナスの記号は、物体が反対方向に動くことを示しています。

求めたいもの:衝突後の2つのボールの速度(v')

解決策:

m A v A + m B v B = (m A ' + m B ) v'

(2)(-6) + (2)(4) = (2 + 2) v'

-12 + 8 = 4 v'

-4 = 4 v'

v' = -4 / 4

v' = -1 m/s

[irp]

3.m1 = 3 kg (NAIST) と m2 = 4 kg 反対方向に速度で接近する v1 = 10 m / s (NAIST) と v2 = 12 m/s。 衝突が完全非弾性衝突である場合、衝突後の2つのボールの速度はそれぞれいくらになるか。

既知:

物体1の質量(m1 )=3kg

物体2の質量(m2 )=4kg

物体1の速度(v1 )=-10m/s

物体2の速度(v2 )=12m/s

求めたいもの:衝突後の速度(v')

解決策:

m 1 v 1 + m 2 v 2 = (m 1 ' + m 2 ) v'

(3)(-10) + (4)(12) = (3 + 4) v'

-30 + 48 = 7 v'

18 = 7 v'

v' = 18 / 7

v' = 2.6 m/s

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