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动量定理和动量守恒定律(大学物理)


完全非弹性碰撞。
e,分离1 速度等于接近速度,称为完全弹性碰撞。
0 e,机 1械能有损失的碰撞叫做非弹性碰撞。
e v2 v1 v10 v20
可以证明恢复系数等于恢复过程和压缩过程的冲量之比。
e 2 1 I2 10 20 I1
v10
v20
f1 m碰1 撞前 m2
f2 m碰1 撞时m2
v1
t 0.1s F 1.9104 N
t 0.01s F 1.7105 N
例题、如图所示,沙子从h=0.8m高处下落到以3m/s的速率水平 向右运动的传送带上,取g=10m/s2,则传送带给予沙子的作用 力的方向为:: (A)与水平夹角530向下;(B)与水平夹角530向上; (C)与水平夹角370向下;(D)与水平夹角370向上。
O
m1
y
y
1 gy3 1 yv2
32
v
2
gy
1 2
3
大球碰撞小球
小球碰撞大球
同样大小的球相碰
如果两球在碰撞前的速度在两球的中心连线上, 那么,碰撞后的速度也都在这一连线上,这种碰撞 称为对心碰撞(或称正碰撞)。
非对心碰撞

和v10
分v别20 表示两球在碰撞前的速度,

v1
分v2
别表示两球在碰撞后的速度, 和m1 分m别2为两球的质
量。
v10
v20
f1 m碰1 撞前 m2
f2 m碰1 撞时m2
v1
v2
m1
m2
碰撞后
牛顿的碰撞定律:碰撞后两球的分离速度 ,与
碰撞(v2前两v1)球的接近速度 料性质决定。
成正比,比(v值10 由 v两20) 球的材
恢复 系数
e v2 v1
v10 v20
e,碰 0撞后两球以同一速度运动,并不分开,称为
水中航行,在船尾以相对于船为u的速度
抛出质量为m的小物体,设v、u在同一直
线上,求抛出物体后,小船的速度变为多
少?假设水平方向船受的阻力可以忽略不
计。
vu
v
X
例题、如图所示,设炮车以仰角发射一炮弹,炮车和
炮弹的质量分别为M和m,炮弹的出口速度为u,求:
(1)炮车的反冲速度V;
(2)若炮筒的长度为l,则在炮弹的发射过程中,炮 车反冲的距离。
后 t 到 t d t 时间内,火箭喷
v
出了质量为 d m 的气体,d m是
v
dv
质量m 在d t 时间内的增量,
喷度了d为出v喷喷所的。u气 喷气气,前 出后体使总 燃火相火动 气箭对箭量 的的于的为 动动火速:量量箭度为为m的增::v速加(m(td时dm刻m))((vvudu)vt+)dt时dm刻
m 0
M
m0 (M m)
am
mg
m
g
aM
mg
M
Sm
2 02
2am
2
SM 2aM
S Sm SM
例题、质量为M的物体有一四分之一圆弧形滑槽,静 止在光滑水平面上,另一质量为m的物体自其顶部由 静止开始下滑,求当m滑至滑槽的底部时,M移动的 距离。
m
x V
M
MV mx
Sm
t
0xdt
f2N
...
f N 1N )dt
mNN
mNN 0
t N
t0
i 1
Fi
dt
t t0
N i 1
N 1 j 1
fij
dt
N
mivi
N
mi vi 0
i 1
i 1
N N 1
因为:
fij 0
i1 j 1
t
t0
N i 1
Fi dt
N i 1
mivi
N i 1
t0 (F1
f21
f31 ...
f N1)dt
m11 m110
t
t0 (F2
f12
f32
...
f N 2 )dt
m22 m220
t
f ji ...
f N1)dt
mii mii0
............
t
t0
(FN
f1N
则 F ex m1g yg
由质点系动量定理得
F exdt dp
又 dp d( yv)
ygdt d( yv)
m2
O
m1
y
y
yg dyv
dt
yg dyv
dt
两边同乘以 y d y 则
y2gdy ydy dyv yv dyv
dt
g y y2 d y yv yvdyv
0
0
m2
内力必定是成对出现的, 每对内力都是一对作用力 F1
和反作用力。
质点系之外的物体对 质点系内部质点所施加的 作用力,称为外力。
F2
f 21 f12
m1
m2
F1
f 21
dp1 dt
F2
f12
dp2 dt
t
t0
t
(F1
f21)dt
m11
m110
t0 (F2 f12 )dt m22 m220
mi vi 0
三、动量守恒定律
若 Fi 0 则有
N N
mivi mivi0
i 1
i1
一个孤立的力学系统(系统不受外力作用)或合外
力为零的系统,系统内各质点间动量可以交换,但是,
系统的总动量保持不变,即:系统的总动量守恒。
注意
➢区分外力和内力 ➢内力仅能改变系统内某个物体的 动量,但不能改变系统的总动量.
F
Fx
2mv cos
t
14.1 N
方向与Ox 轴正向相同.
F' F
例、质量为m=300kg的重锤从高度为h=1.5m处自由下落到受锻 压的锻件上,如图所示,工件发生变形。如果作用时间(1) t=0.1s;(2)t=0.01s,求锤对工件的平均冲力。
(F mg)t 0 (m) m 2gh
F m 2gh mg t
t 0
M m
Vdt
M m
SM
M Sm SM m SM SM R
例题、在光滑的水平桌面上,光滑小球m1的直径为d, 以初速度10运动与另一直径相同的静止小球m2发生碰 撞,两求球心之间的距离为b,恢复系数为e,求碰撞
后两小球的速度各为多少?
m1
10
b
y
b 10
m2
d
x
m y 1
b
d m x 2
注意: (1)动量定理和动量守恒定律只适用于惯性系,在非惯性系需 要考虑惯性力的影响; (2)除了系统所受合外力等于零时,系统动量守恒,当系统所 受合外力在某一方向上为零,则在该方向上动量守恒。 (3)系统内力远大于所受外力,可近似认为系统的动量守恒。 (4)对于质点系运用动量定理和动量守恒定理时,所有的质点的 物理量都必须是相对于同一参考系而言的。
例题、如图所示,A、B 和C三物体的质量均为M,BC之间有 一长度为l0的细绳相连,放在光滑的水平桌面上,t=0时,BC 距离为零,求:
(1)AB开始运动后,经过多长的时间C开始运动?
(2)C刚开始运动时的速度。
C
B
A
T
A
Mg
(Mg T )t M 0
T
B
Tt M 0
t
dt l0
0
例、 一颗子弹在枪筒里前进时所受的合力大小为
求 链条下落在地面上的长度为 l ( l<L )时,地面
所受链条的作用力?
解设
ml
l
ml L
链条在此时的速度 v 2g(l h)
dm
根据动量定理 fdt 0 (vdt)v
f vdtv v 2 2m(l h)g f '
dt
L
地面受力
F
f ' ml g
m (3l 2h)g L
Lm h
F1
F2
1
2
f21
m1 m2
f12
t
t0 (F1
F2
f21
f12 )dt
(m11
m22 ) (m110
m2 20 )
f12 f21
t
t0
(F1
F2
)dt
(m11
m22
)
(m110
m220 )
F1
F2
1
2
f21
m1 m2
f12
mi
m6
mN
m3
m5
m4
m1
m2
t
四、动量定理和动量守恒定理的应用:
F
m1 1 2m2
F
t2
Fdt
t1
t2 t1
F
t1
t2 t
F
p2t2 pt11
p
t2 t1 t
F
t2 t1
Fdt
p
t2 t1 t
注意
在 p一定时
t越小,则 F 越大
mv1
F
mv2
例1 一质量为0.05 kg、 速率为10 m·s-1的刚球,以与
dm
dp
dm0
dI
Fdt
dp
dm dm0
例、将一空盒放在秤盘上,并将秤的读数调整到零,然后从高 出盒底h=5m处将小石子流以每秒n=100个的速率注入盒中,假 设每个小石子的质量为m=0.02kg,都从同一高度下落且落到盒 内后就停止运动,求从石子开始注入到t=10秒是秤的读数。
取g=10m/s2
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