问题
问答题
质量为M=3.0kg的小车在光滑的水平轨道上匀速向右运动，速度为v1=2m/s。在小车下方中心O处悬挂一根长长的轻绳，绳下端拴一个质量m=2.0kg的钢块，钢块随小车一起运动，轻绳保持竖直方向，如图所示。一颗质量为m’=0.4kg的子弹从左边沿水平方向向右射来，速度为v2=30m/s，与钢块发生碰撞，碰撞时间极短，碰后子弹以20m/s的速度反向弹回。求钢块在此后的运动过程中离最低点的高度的最大值。
答案
3.0m
子弹与钢块相互作用的过程中，动量守恒，设钢块碰后瞬间的速度为v，则
m’·v2+m·v1= m’(-v’2)+m·v,
解出 v= 12m/s。
此后钢块与车的运动过程中，水平方向的动量守恒，系统的机械能也守恒。
设小球到达最高点时车与钢块的共同水平速度大小为v’, 方向水平向右，钢块上升的最大高度为hm, 则满足
Mv1+mv=(M+m)v’，
mg·hm=
。
由以上各式解出 hm=3.0m。