如图所示,光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的小球a、b,球a以水平速度vo=1m/s向右匀速运动,球b处于静止状态.两球右侧有一竖直墙壁,假设两球之间、球与墙壁之间发生正碰
◎ 题目
如图所示,光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的小球a、b,球a以水平速度vo=1m/s向右匀速运动,球b处于静止状态.两球右侧有一竖直墙壁,假设两球之间、球与墙壁之间发生正碰时均无机械能损失,为了使两球能发生、而且只能发生两次碰撞,试讨论两球的质量之比m1/m2应满足什么条件. |
◎ 答案
设球a和球b第一次碰撞后速度分别为v1和v2,取向右为正方向. 由系统动量守恒:m1v0=m1v1+m2v2…① 系统机械能守恒得:
解得:v1=
讨论情况分别如下: (1)、当m1>m2时,碰后a、b两球均向右运动,当球b与墙壁碰后以速度v2返回,并将与球a发生第二次碰撞,设碰后两球速度分别为v1′,v2′则有: m1v1+m2(-v2)=m1v1′+m2v2′
解得:v1′=
v2′=
因为m1>m2,故第二次碰后球b向右运动将再次与墙相碰,并以v2′返回;若要球a和球b不发生第三次碰撞,则应满足 v1′<0 且v2′≤|v'1| 即 (m1-m2)2-4m1m2<0 且4m1(m1-m2)≤|(m1-m2)2-4
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