问题 问答题

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.

答案

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′=

2
3
υ0

根据动能定理,弹簧对两个物体做的功分别为:

  W1=

1
2
m(2υ0)2-
1
2
m
υ20
=
3
2
m
υ20

  W2=

1
2
•3m•(
2
3
υ 0
)2-
1
2
•3m•
υ20
=-
5
6
m
υ20

所以弹簧做的总功:W=W1+W2=

2
3
m
υ20

答:弹簧在这个过程中做的总功为

2
3
m
v20

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