如图所示,一内壁光滑的环形细圆管固定在水平桌面上,环内间距相等的三位置处,分别有静止的大小相同的小球A、B、C,质量分别为m1=m,m2=m3=1.5m,它们的直径略小于管的直径
◎ 题目
如图所示,一内壁光滑的环形细圆管固定在水平桌面上,环内间距相等的三位置处,分别有静止的大小相同的小球A、B、C,质量分别为m1=m,m2=m3=1.5m,它们的直径略小于管的直径,小球球心到圆环中心的距离为R,现让A以初速度v0沿管顺时针运动,设各球之间的碰撞时间极短,A和B相碰没有机械能损失,B与C相碰后能结合在一起,称为D.求: (1)A和B第一次相碰后各自的速度大小; (2)B和C相碰结合在一起后对管沿水平方向的压力大小; (3)A和B第一次相碰后,到A和D相碰经过的时间. |
◎ 答案
(1)设A、B碰撞后速度分别为v1、v2,根据动量守恒和机械能两守恒得: mv0=mv1+1.5mv2
联立解得: v1=-
(2)由上面解答可知,BC首先要碰撞,设B和C相碰结合在一起后速度为v3,则由动量守恒有: 1.5mv2=3mv3 得:v3=
设管对球沿水平方向的压力N,此力提供D球做匀速圆周运动的向心力,根据牛顿第二定律得: N=3m?
由牛顿第三定律得知,B和C相碰结合在一起后对管沿水平方向的压力大小: N′=N=
(3)A、B碰后,B经时间t1与C相碰,再经时间t2,D与A相碰 t1=
从A和B第一次相碰后,到D与A相碰: v3t2+|v1|?(
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