一個質量為1 kg的物體以10 m/s的速度沿直線運動,與一個靜止的質量為5 kg的木塊碰撞並粘在一起。然後它們一起沿同一直線運動。計算碰撞前後的總動量,以及組合物體的速度。


已知

物體質量,$m=1kg$

物體速度,$u_1=10ms^{-1}$

木塊質量,$M=5kg$

木塊速度,$u_2=0ms^{-1}$


求解:碰撞前後的總動量。以及組合物體的速度。


我們知道動量的公式為:

$p=m\times v$

其中:

$p=動量$

$m=質量$

$v=速度$


碰撞前物體和木塊的動量(或初始動量)為:

$p_o=m\times u_1=1\times 10=10ms^{-1}$

$p_w=M\times u_2=5\times 0=0ms^{-1}$

因此,碰撞前的總動量 = $p_o+p_w=10+0=10ms^{-1}$


現在:

已知碰撞後,物體和木塊粘在一起。因此,

組合系統的總質量 = $m+M=1+5=6kg$

組合系統的速度 = $v$


根據動量守恆定律,我們知道:

碰撞前的總動量(初始動量)= 碰撞後的總動量(最終動量)

$mu_1+Mu_2=(m+M)v$

$10=6v$

$v=\frac {10}{6}$

$v=\frac {5}{3}ms^{-1}$

因此,物體和木塊的組合速度,$v=\frac {5}{3}ms^{-1}$。


由於碰撞前的總動量為$10ms^{-1}$,則根據動量守恆定律,碰撞後的總動量也將為$10ms^{-1}$。

更新於:2022年10月10日

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