如图所示,有一条光滑轨道,其中一部分是水平的,有质量为2m的滑块A以速率vA=15m/s向右滑行,又有另一质量为m的滑块B从高为5m处由静止下滑,它们在水平而相碰后,B滑块刚好能回到原出发

问题描述:

如图所示,有一条光滑轨道,其中一部分是水平的,有质量为2m的滑块A以速率vA=15m/s向右滑行,又有另一质量为m的滑块B从高为5m处由静止下滑,它们在水平而相碰后,B滑块刚好能回到原出发点,则:

(1)碰撞后A的瞬时速度vA’大小为多少?方向如何?
(2)分析A和B的碰撞类型,是弹性碰撞还是非弹性碰撞?(重力加速度取10m/s2

(1)物体从斜面上下滑时机械能守恒,由机械能守恒定律得:mgh=

1
2
mvB2
解得:vB=
2gh
=
2×10×5
=10m/s,
碰后B刚能回到B点,说明碰后B速度大小为vB′=10m/s,水平向右.
碰撞时A、B组成的系统动量守恒,设向右方向为正方向,由动量守恒定律可得:
mAvA-mBvB=mAvA′+mBvB′,
代入数据解得:vA′=5m/s,方向水平向右;
(2)碰撞时两滑块组成的系统的动能增量为:
△EK=
1
2
mAvA2+
1
2
mBvB2-
1
2
mAvA2-
1
2
mBvB2=
1
2
×2m×152+
1
2
×m×102-
1
2
×2m×52-
1
2
×m×102=-200m<0,)
碰撞时系统的动能减少,所以碰撞为非弹性碰撞.
答:(1)碰撞后A的瞬时速度vA′大小为5m/s,方向:水平向右;
(2)A和B的碰撞是非弹性碰撞.