大學物理演示實驗報告

2022-03-12 10:59:49 字數 1349 閱讀 1554

二、完全彈性碰撞(perfect elastic collision)

在碰撞後,兩物體的動能之和(即總動能)完全沒有損失,這種碰撞叫做完全彈性碰撞。

解題要點:動量、動能守恆。

問題:兩球m1,m2對心碰撞,碰撞前速度分別為 ,碰撞後速度變為

動量守恆

1)動能守恆2)

由(13)

由(24)

由(4)/(3)

或5)即碰撞前兩球相互趨近的相對速度v10-v20等於碰撞後兩球相互分開的相對速度v2-v1。由(3)、(5)式可以解出:

討論: ,則 , ,兩球碰撞時交換速度

, 則 , , **,即質量很大且原來靜止的物體,在碰撞後仍保持不動,質量小的物體碰撞後速度等值反向。

若m2<三、完全非彈性碰撞(perfect inelastic collision)

如兩物體在碰撞後以同一速度運動(即它們相碰後不再分開),這種碰撞叫做完全非彈性碰撞。

解題要點:動量守恆。

碰撞後系統以相同的速度運動

動量守恆

所以動能損失為

四、非完全彈性碰撞

兩物體碰撞時,由於非保守力作用,致使機械能轉換為熱能、聲能、化學能等其他形式的能量,或者其他形式的能量轉換為機械能,這種碰撞就叫做非彈性碰撞。

解題要點:動量守恆、能量守恆。

由於壓縮後的物體不能完全恢復原狀而有部分形變被保留下來,因此系統的動量守恆而動能不守恆。

實驗表明,壓縮後的恢復程度取決於碰撞物體的材料。牛頓總結實驗結果,提出碰撞定律:碰撞後兩球的分離速度v 2-v1與碰撞前兩球的接近速度v10-v20之比為以定值,比值由兩球材料的性質決定。

該比值稱為恢復係數(coefficient of restitution),用e表示,即

由上式可見:e=0,v2=v1,為完全非彈性碰撞;

e=1,v2=v1= v10-v20,為完全彈性碰撞;

0例題:如圖所示,質量為1kg的鋼球,繫在長為l=0.8m的繩子的一端,繩子的另一端固定。

把繩子拉至水平位置後將球由靜止釋放,球在最低點與質量為5kg的鋼塊作完全彈性碰撞。求碰撞後鋼球公升高的高度。

解:本題分三個過程:

第一過程:鋼球下落到最低點。以鋼球和地球為系統,機械能守恆。以鋼球在最低點為重力勢能零點。

1)第二過程:鋼球與鋼塊作完全彈性碰撞,以鋼球和鋼塊為系統,動能和動量守恆。

2)3)

第三過程:鋼球上公升。以鋼球和地球為系統,機械能守恆。以鋼球在最低點為重力勢能零點。

4)由(2)、(3)可得

5)6)

(6)/(5),得

代入(2)

因而7)

(4)/(1),得

8)(7)代入(8)

代入資料,得

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