问题
问答题
一个质量M=10kg的物体放在光滑水平面上,并与一水平轻质弹簧相连,如图所示。弹簧的劲度系数k=1000N·m-1。今有一质量为m=1kg的小球,以v0=4m/s的速度运动,与物体M相撞后以v1=2m/s的速度弹回,求:
(1)弹簧在被压缩的过程中,弹簧最多可缩短多少
(2)如果小球上涂有粘性物质,相撞后可与M粘在一起,则弹簧最多可缩短多少
答案
参考答案:
设以v0的方向为正方向,物体M被撞后的速度为v
(1)由题意知,小球碰撞物体过程中,系统总动量守恒,即
mv0=-mv1+Mv
解得
设弹簧的压缩量为x,因物体只受内力作用,物体和弹簧组成的系统机械能守恒,即
解得
则x=0.06m
(2)设相撞后小球与物体m的共同速度为v’
由系统动量守恒得
mv0=(m+M)v’
所以
同理,由机械能守恒得
解得弹簧缩短的长度为x1=0.038m。