问题 问答题

长为L的绳一端系于O点,另一端系一质量为3m的小球,如图所示,质量为m的子弹水平射入小球并留在其内,小球恰好能过最高处(O点上方L处),求子弹的初速度为v0

答案

对于小球和子弹的共同体,在恰能通过最高点时,由重力提供向心力,根据牛顿第二定律得:

4mg=4m

v2B
L
…①

小球从最低点到最高点的过程中,只有重力做功,根据机械能守恒定律得:

1
2
(m+3m)v2=
1
2
(m+3m)
v2B
+(m+3m)g×2L…②

子弹射入小球的过程,以子弹和小球组成的系统,满足动量守恒定律.取子弹射入小球前的速度方向为正方向,则根据动量守恒定律得:

mv0=(m+3m)v…③

联立①、②、③解得:v0=4

5gL

答:子弹的初速度为v0为4

5gL

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