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在槌球场上

时间:2022-12-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:一个槌球撞到另一个静止不动的槌球上,造成了力学上所说的“正碰”和“对心碰”。这是一种碰撞方向与通过碰撞作用力点的球的直径方向相向的碰撞。两个槌球的质量相同。象牙球与这个情形相似。但是槌球却属于另一种物体:它们不是完全弹性物体。两个球碰撞之后仍会继续运动,只是速度不同:撞击的球会落后于被撞击的球。对于槌球来说,m1=m2,v2=0。


一个槌球撞到另一个静止不动的槌球上,造成了力学上所说的“正碰”和“对心碰”。这是一种碰撞方向与通过碰撞作用力点的球的直径方向相向的碰撞。两个球碰撞之后会发生怎样的情况呢?

两个槌球的质量相同。如果它们完全没有弹性,碰撞之后它们的速度应该是相等的,都是主动撞击的那个球速度的一半,这个结论可以从下列公式中看出:

x=(m1v1+m2v2)/(m1+m2

公式中m1=m2,v2=0

相反,如果两个球都是完全弹性的,计算结果我们很容易就得出(我们把计算过程留给读者自己),两个球的速度正好相互调换:发起撞击的球在撞击之后停下来,而那个原来保持静止不动的球会以发起撞击那个球的速度,顺着撞击的方向继续运动。象牙球与这个情形相似。

但是槌球却属于另一种物体:它们不是完全弹性物体。所以,碰撞的结果不会与上面说的相同。两个球碰撞之后仍会继续运动,只是速度不同:撞击的球会落后于被撞击的球。详细情况可以根据下列公式来解释。

假设“弹性系数”(它的计算方法读者已经从前面知道)等于e。在上一节中我们求出两个球相撞后的速度y和z分别为:

y=(1+e)x-ev1;z=(1+e)x-ev2

在这里,和以前的公式一样,x=(m1v1+m2v2)/(m1+m2)。对于槌球来说,m1=m2,v2=0。把这两个数值代入,得出:

x=v1/2;y=(1-e)v1/2;z=(1+e)v1/2

除此以外,还很容易看出,

y+z=v1;z-y=ev1

现在我们能够非常精准地推测出,两个槌球相撞后的情况:发起撞击的球的速度分配在了两个球之间,使被撞击的球的运动速度比撞击的球更快,被撞击的球的速度值可以用撞击的球的初始速度乘以e。

举个例子。假设e=0.75,此时碰撞前的静止不动的球获得了撞击的球初始速度的7/8,而撞击的球却跟在被撞击的球后面,只保留了初始速度的1/8。


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