问题 计算题

一水平放置的圆环形刚性窄槽固定在桌面上,槽内嵌着三个大小相同的刚性小球,它们的质量分别为m1、m2、m3,且m2=m3= 2m1.小球与槽的两壁刚好接触且不计所有摩擦。起初三个小球处于如图- 25所示的等间距的I、II、III三个位置,m2、m3静止,m1以初速度沿槽运动,R为圆环内半径与小球半径之和。已知m1以v0与静止的m2碰撞之后,m2的速度大小为2v0/3;m2与m3碰撞之后二者交换速度;m3与m1之间的碰撞为弹性碰撞:求此系统的运动周期T.

答案

经过相碰,------------------------①          (1分)

碰撞之后两球的速度分别为在碰撞过程中由动量守恒定律得:

-------------------------------------------------------②         (2分)

,求得  ,

方向与碰前速度方向相反.               (1分)

经过相碰,------------------------------------③         (1分)

碰撞之后两球的速度分别为,因在碰撞后交换速度

所以 ,                                       (1分)

由碰后速度关系知,碰撞的位置在Ⅰ位置,设经过相碰,

-------------------------------------------⑦    (1分)

碰撞后的速度分别为 ,

由动量守恒和机械能守恒定律可得:

-------------------------------------⑧          (2分)

---------------------⑨          (2分)

联立⑤,⑥得:

(舍)                                     (2分)

碰后经回到Ⅱ位置,--------------------------------⑩         (1分)

至此,三个小球相对于原位置分别改变了1200,且速度与最初状态相同。故再经过两个相同的过程,即完成一个系统的运动周期。

                              (4分)

选择题
单项选择题