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。
解
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$10ms^{-1}$。
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