为什么完全非弹性碰撞,动能损失最大,
问题描述:
为什么完全非弹性碰撞,动能损失最大,
答
设物体m以速度V,碰撞物体M,碰撞后速度分别a、b.
根据动量守恒:mV=ma+Mb;
推出:b=m(V-a)/M.
碰撞前的总动能:
E0=1/2mV^2;
碰撞前的总动能:
E1=1/2ma^2+1/2Mb^2
=1/2ma^2+1/2(mV-ma)^2/M
=1/2ma^2+1/2m^2V^2/M-m^2Va/M+1/2m^2a^2/M
动能损失:
△E=E0-E1
=1/2mV^2-1/2ma^2-1/2m^2V^2/M+m^2Va/M-1/2m^2a^2/M
=-1/2(m+m^2/M)a^2+(m^2V/M)a+1/2(m-m^2/M)V^2
由上式可以看出:
△E为a的二次函数,
当a=(m^2V/M)/(m+m^2/M)=mV/(M+m)时,△E取得最大值,即动能损失最大.
此时: b=m(V-a)/M=mV/(M+m)=a.
即M、m有相同的速度,即M、m“粘在”一起,即完全非弹性碰撞.