问题
计算题
(选修3-5选做题)
如图所示,有四个质量相同,其大小可不计的小木块A、B、C、D依次等距离地放在水平面上,各木块之间的距离s=1m,水平面在B木块的左侧是光滑的,右侧是粗糙的,且与木块的动摩擦因数均为μ=0.2。开始时,A木块以v0的速度向右运动,其余的木块静止,A木块与B木块发生碰撞,接着陆续发生其他碰撞,假设木块之间碰撞后均结合成一体,试问:初速度v0取何值时,可以使C木块能被碰撞而D木块不能被碰撞。(g取10m/s2)
答案
解:设A、B碰撞后速度为v1
由动量守恒:mv0=2mv1
A、B共同运动到与C碰前过程,由动能定理:
与C碰撞,动量守恒:2mv2=3mv3(其中v2,v3为与C碰撞前后的速度)
A、B、C共同运动至速度为零时的位移为L(且0<L<s)
由动能定理:
联立上述四式并代入数据解得:4 m/s<v0<7.2 m/s