一个质量为1 kg的物体以10 m/s的速度沿直线运动,与一个静止的质量为5 kg的木块碰撞并粘在一起。然后它们一起沿同一直线运动。计算碰撞前后的总动量,以及组合物体的速度。
已知
物体质量,$m=1kg$
物体速度,$u_1=10ms^{-1}$
木块质量,$M=5kg$
木块速度,$u_2=0ms^{-1}$
求解:碰撞前后的总动量。以及组合物体的速度。
解
我们知道动量的公式为:
$p=m\times v$
其中:
$p=动量$
$m=质量$
$v=速度$
碰撞前物体和木块的动量(或初始动量)为:
$p_o=m\times u_1=1\times 10=10ms^{-1}$
$p_w=M\times u_2=5\times 0=0ms^{-1}$
因此,碰撞前的总动量 = $p_o+p_w=10+0=10ms^{-1}$
现在:
已知碰撞后,物体和木块粘在一起。因此,
组合系统的总质量 = $m+M=1+5=6kg$
组合系统的速度 = $v$
根据动量守恒定律,我们知道:
碰撞前的总动量(初始动量)= 碰撞后的总动量(最终动量)
$mu_1+Mu_2=(m+M)v$
$10=6v$
$v=\frac {10}{6}$
$v=\frac {5}{3}ms^{-1}$
因此,物体和木块的组合速度,$v=\frac {5}{3}ms^{-1}$。
由于碰撞前的总动量为$10ms^{-1}$,则根据动量守恒定律,碰撞后的总动量也将为$10ms^{-1}$。
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