一維部分非彈性碰撞—問題與解決方案

1.一個質量為 500 公克的物體 A 以10 公尺/秒的速率移動,質量為 200 公克的物體 B 以 12 公尺/秒的速率移動。兩個物體相互靠近並發生碰撞。若碰撞後物體 A 的速率為6 公尺/秒,則碰撞後物體 B 的速率為多少?

已知:

物體 1 的質量(m₁ ) = 500 克 = 0.5 公斤

物體 2 的質量(m₂ ) = 200 克 = 0.2 公斤

物體 1 的初速(v1 ) = -10 m/ s

物體 2 的初速(v₂ ) = 12 m/s

物體 1 的最終速度(v1 ' ) = 6 公尺/秒

加號和減號表示物體沿相反方向移動。

求:物體 2 的最終速率(v 2 ')

解決方案:

m1 v1 + 米2 v2 =米1 v1' + m2 v2

(0.5)(-10) + (0.2)(12) = (0.5)(6) + (0.2)(v 2 ')

-5 + 2.4 = 3 + 0.2 v 2 '

-2.6 = 3 + 0.2 v 2 '

-2.6 – 3 = 0.2 v 2 '

-5.6 = 0.2 v 2 '

v 2 ' = -5.6 / 0.2

v2 ' = -28 公尺/秒

碰撞後物體 2 的速率為 28 公尺/秒。

加號和減號表示物體向相反方向移動。

[內部審查程序]

2. 兩個質量相等的物體相互靠近並發生碰撞。物體 1 的速率為 6 m/s,物體 2 的速率為 8 m/s。碰撞後,物體 2 向左運動,速度為 5 m/s。碰撞後物體 1 的速度大小和方向是?

知道 :

物體 1 的質量(m1 ) = m

物體 2 的質量(m2 ) = m

物體 1 的初速(v1 ) = -6 公尺/秒

物體 2 的初速(v₂ ) = 8 公尺/秒

物體 2 的最終速度(v₂ ' ) = -5 公尺/秒

求:碰撞後物體 1 的大小和方向

解決方案:

動量守恆公式:

m1 v1 + 米2 v2 =米1 v1' + m2 v2

mv 1 + m v 2 = m v 1 ' + m v 2 '

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

v1 + v2 = v1 ' + v2 '

-6 + 8 = v 1 ' – 5

2 = v 1 ' – 5

2 + 5 = v 1 '

v1 ' = 7 公尺/秒

碰撞後物體 1 的速率(v 1 ')為3 公尺/秒。

加號和減號表示物體向相反方向移動。

[內部審查程序]

3.質量分別為1公斤和2公斤的球1和球2沿著同一方向運動,發生非彈性碰撞。碰撞前,球1的速度為10公尺/秒,球2的速度為5公尺/秒。碰撞後,球2的速度為4公尺/秒。求碰撞後球1的速度。

已知:

質量為1的球(m² )= 1 kg

質量為2的球(m² )= 2 kg

球 1 的速率(v1 ) = 10 公尺/秒

球2的速率(v2 )= 5 m/s

球 2 的最終速度(v 2 ') = 4 公尺/秒

速度的正號表示球的運動方向相同。

求:球 1 的最終速率(v 1 ')

解決方案:

m1 v1 + 米2 v2 =米1 v1' + m2 v2

(1)(10) + (2)(5) = (1)(v 1 ') + (2)(4)

10 + 10 = v 1 ' + 8

20 – 8 = v 1 '

v1 ' = 12 公尺/秒

碰撞後球 1 的速度為12 公尺/秒。

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