质量分别为3m和m的两个物体,用一根细线相连,中间夹着一个被压缩的轻质弹簧,整个系统原来在光滑水平地面上以速度υ0向右匀速运动,如图所示.后来细线断裂,质量为m的物体离开弹簧时的速度变为2υ0.
求:弹簧在这个过程中做的总功.
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设3m的物体离开弹簧时的速度为υ',根据动量守恒定律,
则有:(3m+m)υ0=m•2υ0+3mυ'
解得:υ′=
υ02 3
根据动能定理,弹簧对两个物体做的功分别为:
W1=
m(2υ0)2-1 2
m1 2
=υ 20
m3 2 υ 20
W2=
•3m•(1 2 2 3
)2-υ 0
•3m•1 2
=-υ 20
m5 6 υ 20
所以弹簧做的总功:W=W1+W2=
m2 3 υ 20
答:弹簧在这个过程中做的总功为
m2 3
.v 20