作者yjn145 (gg)
看板Physics
標題Re: [題目] 碰撞的題目
時間Sat Apr 17 19:41:27 2010
※ 引述《Beachboy (天煞孤星)》之銘言:
: 《題目》
: ●
: |
: |
: |
: ● |
: |
: |
: ●
抱歉,上次我解錯了,已自行刪除,回應原Po和ch110125,
底下是所有觀念和式子修正.....
: 抱歉圖很爛。三個球均為m,其中右邊兩個由L的細桿連結。L質量不計。
: 左邊小球以V0往右下45度和右下的小球彈性碰撞。
: 問撞後細桿角速度為何?
: Ans: 4√2V0/7L
: 我用了三個方程式+一個觀念
: 先將V0分解在水平方向,為√2V0/2,這個速度和右下小球水平彈性碰撞。
: 鉛直分量的速度沒有影響。
問題最大地方在上面兩句話這裡...被繫繩子的下面那顆球再被撞那瞬間,所受
衝量方向為東偏南45度,所以右邊被撞的系統質心會向東偏南45度,且左邊球所受
衝量方向在西偏北45度(即反向),所以不管是左邊球或是右邊系統鉛直分量速度都
會改變,因此碰撞前後須要加考慮"鉛直方向"。
1.設撞後右邊系統的質心速度為ci+cj,而左邊球撞後速度為ai+aj(i、j分別為水平
方向和鉛直方向的單位向量,而係數即為水平、鉛直速度分量量值,因為左右兩系統
撞後速度方向皆與水平夾45度,所以水平和鉛直速度分量量值相同)
2.而撞前左邊系統水平與鉛直速度分量量值皆為√2V0/2。
: 假設撞後左球速度V'。
: 細桿系統質心速度為Vcm,角速度為ω。I=兩小球對CM轉動慣量=1/2(mL^2)
: ‧對CM角動量守恆: m√2V0/2(L/2) = mV'(L/2)+Iω
角動量守恆:m√2V0/2(L/2)=ma(L/2)+Iω(A)
: ‧系統動量守恆 : mV0 = mV'+ 2mVcm
水平動量守恆:m√2V0/2=ma+2mc(B)
鉛直動量守恆:m√2V0/2=ma+2mc
: ‧系統力學能守恆:1/2mV0^2 = 1/2mV'^2 + 1/2Iω^2 + 1/2(2m)Vcm^2
能量守恆:1/2mV0^2=1/2Iω^2+1/2m(a^2+a^2)+1/2(2m)(c^2+c^2)(C)
: 這樣解出來不是正確答案。
: 我反覆看了很多遍,到底是哪裡觀念列錯了呢?
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')將ω以c表示且(B')將a以c表是分別代入(C'),可讓(C')成為a的一元二次
方程式,解得a=-V0/7√2 or V0/√2(帶入(B')發現c=0不合)
此時將a=-V0/7√2帶入(A')得到ω=4√2V0/7L
--
※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc)
◆ From: 114.43.103.189
1F:推 mashihill:請教一下 角動量守恆式為什麼是那樣寫呢? 04/18 09:58
2F:→ yjn145:我用的角動量守恆都是以一開始右邊系統質心位置為參考點 04/18 11:59
3F:→ yjn145:利用rxp計算角動量,撞前那瞬間r方向是向北量值為L/2.. 04/18 12:05
4F:→ yjn145:則要選擇左邊球水平動量ma(因垂直動量沒有貢獻角動量)相乘 04/18 12:07
5F:→ yjn145:上面那段打錯...取水平動量m√2V0/2,所以相乘為 04/18 12:09
6F:→ yjn145:m(√2V0/2)(L/2),此即為撞前那瞬間總角動量合 04/18 12:10
7F:→ yjn145:撞後總角動量合分為兩項,一項為Iω(此為右邊系統繞參考點) 04/18 12:12
8F:→ yjn145:的角動量),另一項則是左邊那顆球撞後那瞬間r仍為方向向北 04/18 12:13
9F:→ yjn145:量值亦為L/2,但速度現在為ai+aj,所以也是取水平動量ma與r 04/18 12:15
10F:→ yjn145:相乘為ma(L/2)(因為垂直動量對參考點角動量無貢獻) 04/18 12:16
11F:→ yjn145:所以綜合起來..撞前撞後所有物體對參考點角動量合為定值 04/18 12:17
12F:→ yjn145:可以得到m√2V0/2(L/2)=ma(L/2)+Iω(以繩子中點為參考點) 04/18 12:18
13F:推 ch110125:其實我一直有一個滿令我困擾的問題~就是角動量的參考點 04/18 12:25
14F:→ ch110125:到底可不可以隨便更動~如果更動後如何計算~ 04/18 12:26
15F:→ dancemoon:參考點是指轉軸? 印象中要靜力平衡才可任意指定轉軸 04/18 12:30
16F:→ yjn145:試驗出來了,是可以的..我寫一下 04/18 12:51
17F:→ yjn145:不同參考點所得到答案是一樣的 04/18 12:52
22F:→ sneak: //daxiv.com 01/02 14:23