课本中关于动量定理的表述是:“物体所受合力的冲量等于物体的动量变化”。其研究对象是单个物体(或者是速度相同多 个物体组成的整体),而现实生活中常遇到的多属于两个以上物体 相关且运动状态各异的问题。这就需要一个技巧:系统动量定理。
系统动量定理的阐述:系统中每个物体冲量的矢量和等于每个物体动量改变量的矢量和。
优点:忽略中间过程,只看系统中每个物体的初末状态。
原理:系统中内力的冲量和为零。大家可以自行尝试证明。
以一道例题说明。如图所示,物体A、B相距9.5m,现A以vA=10m/s的初速度向静止的物体B运动,物体A与B发生正碰后仍沿原来的方向运动,已知物体A在碰撞前后共运行6s后停止运动,求碰撞后B运动的时间(已知mA=2mB,物体A、B与地面间的动摩擦因数均为μ=0.1,取g=10m/s²)
方法一:碰撞前运动学,碰撞时动量守恒,碰撞后运动学。
碰撞前A的速度vA′由运动学公式vA²-vA′=2*9.5*μg,可以知道vA′=9,所用时间为1秒。
碰撞时动量守恒,mAvA′=mBvB+mAvA′′,
碰撞后物体A有了5秒,所以vA′′=10*0.1*(6-1)=5,
综上,碰撞后vB=8,所以物体B会运动8秒后停止。
过程多,计算就会多。
方法二:系统动量定理
(-μgmAtA)+(-μgmBtB)=-mAvA+0,易得tB=8秒。
可见系统动量定理不光可以是初末状态,应该说任何相对意义上的初末状态都可以使用,这一点大家仔细体会。
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