作者yjn145 (gg)
看板Physics
标题Re: [题目] 碰撞的题目
时间Sat Apr 17 19:41:27 2010
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之铭言:
: 《题目》
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抱歉,上次我解错了,已自行删除,回应原Po和ch110125,
底下是所有观念和式子修正.....
: 抱歉图很烂。三个球均为m,其中右边两个由L的细杆连结。L质量不计。
: 左边小球以V0往右下45度和右下的小球弹性碰撞。
: 问撞後细杆角速度为何?
: Ans: 4√2V0/7L
: 我用了三个方程式+一个观念
: 先将V0分解在水平方向,为√2V0/2,这个速度和右下小球水平弹性碰撞。
: 铅直分量的速度没有影响。
问题最大地方在上面两句话这里...被系绳子的下面那颗球再被撞那瞬间,所受
冲量方向为东偏南45度,所以右边被撞的系统质心会向东偏南45度,且左边球所受
冲量方向在西偏北45度(即反向),所以不管是左边球或是右边系统铅直分量速度都
会改变,因此碰撞前後须要加考虑"铅直方向"。
1.设撞後右边系统的质心速度为ci+cj,而左边球撞後速度为ai+aj(i、j分别为水平
方向和铅直方向的单位向量,而系数即为水平、铅直速度分量量值,因为左右两系统
撞後速度方向皆与水平夹45度,所以水平和铅直速度分量量值相同)
2.而撞前左边系统水平与铅直速度分量量值皆为√2V0/2。
: 假设撞後左球速度V'。
: 细杆系统质心速度为Vcm,角速度为ω。I=两小球对CM转动惯量=1/2(mL^2)
: ‧对CM角动量守恒: m√2V0/2(L/2) = mV'(L/2)+Iω
角动量守恒:m√2V0/2(L/2)=ma(L/2)+Iω(A)
: ‧系统动量守恒 : mV0 = mV'+ 2mVcm
水平动量守恒:m√2V0/2=ma+2mc(B)
铅直动量守恒:m√2V0/2=ma+2mc
: ‧系统力学能守恒:1/2mV0^2 = 1/2mV'^2 + 1/2Iω^2 + 1/2(2m)Vcm^2
能量守恒:1/2mV0^2=1/2Iω^2+1/2m(a^2+a^2)+1/2(2m)(c^2+c^2)(C)
: 这样解出来不是正确答案。
: 我反覆看了很多遍,到底是哪里观念列错了呢?
整理(A)(B)(C)三式:
√2V0/2=a+ωL(A')
√2V0/2=a+2c (B')
V0^2=1/2(L^2)(ω^2)+2a^2+4c^2(C')
利用(A')将ω以c表示且(B')将a以c表是分别代入(C'),可让(C')成为a的一元二次
方程式,解得a=-V0/7√2 or V0/√2(带入(B')发现c=0不合)
此时将a=-V0/7√2带入(A')得到ω=4√2V0/7L
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◆ From: 114.43.103.189
1F:推 mashihill:请教一下 角动量守恒式为什麽是那样写呢? 04/18 09:58
2F:→ yjn145:我用的角动量守恒都是以一开始右边系统质心位置为参考点 04/18 11:59
3F:→ yjn145:利用rxp计算角动量,撞前那瞬间r方向是向北量值为L/2.. 04/18 12:05
4F:→ yjn145:则要选择左边球水平动量ma(因垂直动量没有贡献角动量)相乘 04/18 12:07
5F:→ yjn145:上面那段打错...取水平动量m√2V0/2,所以相乘为 04/18 12:09
6F:→ yjn145:m(√2V0/2)(L/2),此即为撞前那瞬间总角动量合 04/18 12:10
7F:→ yjn145:撞後总角动量合分为两项,一项为Iω(此为右边系统绕参考点) 04/18 12:12
8F:→ yjn145:的角动量),另一项则是左边那颗球撞後那瞬间r仍为方向向北 04/18 12:13
9F:→ yjn145:量值亦为L/2,但速度现在为ai+aj,所以也是取水平动量ma与r 04/18 12:15
10F:→ yjn145:相乘为ma(L/2)(因为垂直动量对参考点角动量无贡献) 04/18 12:16
11F:→ yjn145:所以综合起来..撞前撞後所有物体对参考点角动量合为定值 04/18 12:17
12F:→ yjn145:可以得到m√2V0/2(L/2)=ma(L/2)+Iω(以绳子中点为参考点) 04/18 12:18
13F:推 ch110125:其实我一直有一个满令我困扰的问题~就是角动量的参考点 04/18 12:25
14F:→ ch110125:到底可不可以随便更动~如果更动後如何计算~ 04/18 12:26
15F:→ dancemoon:参考点是指转轴? 印象中要静力平衡才可任意指定转轴 04/18 12:30
16F:→ yjn145:试验出来了,是可以的..我写一下 04/18 12:51
17F:→ yjn145:不同参考点所得到答案是一样的 04/18 12:52
22F:→ sneak: //daxiv.com 01/02 14:23