动量守恒定律的典型例题(8)

2021-01-28 20:36

则甲、乙两船的速度变化分别为

【例8】 【分析】取炮弹和小船组成的系统为研究对象,在发射炮弹的过程中,炮弹和炮身(炮和船视为固定在一起)的作用力为内力.系统受到的外力有炮弹和船的重力、水对船的浮力.在船静止的情况下,重力和浮力相等,但在发射炮弹时,浮力要大于重力.因此,在垂直方向上,系统所受到的合外力不为零,但在水平方向上系统不受外力(不计水的阻力),故在该方向上动量守恒.

【解】发射炮弹前,总质量为1000kg的船静止,则总动量Mv=0.

发射炮弹后,炮弹在水平方向的动量为mv1'cos45°,船后退的动量为(M-m)v2'. 据动量守恒定律有0=mv1'cos45°+(M-m)v2'.

取炮弹的水平速度方向为正方向,代入已知数据解得

【例9】 【分析】C滑上A时,由于B与A紧靠在一起,将推动B一起运动.取C与A、B这一系统为研究对象,水平方向不受外力,动量守恒.滑上后,C在A的摩擦力作用下作匀减速运动,(A+B)在C的摩擦力作用下作匀加速运动.待C滑出A后,C继续减速,B在C的摩擦力作用下继续作加速运动,于是A与B分离,直至C最后停于B上.

【解】设C离开A时的速度为vC,此时A、B的共同速度为vA,对于C刚要滑上A和C刚离开A这两个瞬间,由动量守恒定律知mCvC=(mA+mB)vA+mCv'C(1)

以后,物体C离开A,与B发生相互作用.从此时起,物体A不再加速,物体B将继续加速一段时间,于是B与A分离.当C相对静止于物体B上时,C与B的速度分别由v'C和vA变化到共同速度v.因此,可改选C与B为研究对象,对于C刚滑上B和C、B相对静止时的这两个瞬间,由动量守恒定律知mCv'C+mBvA=(mB+mC)v(2)

由(l)式得mCv'C=mCvC-(mA+mB)vA

代入(2)式mCv'C-(mA+mC)vA+mBvA=(mB+mC)v.

得木块A的速度


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