Question

在光滑的水平面上沿直線按不同的間距依次排列著質(zhì)量均為m的滑塊，1、2、3、…（n－1）、n，滑塊P的質(zhì)量也為m．P從靜止開始在大小為F的水平恒力作用下向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)時(shí)間T與滑塊1碰撞，碰撞后滑塊便粘連在一起．以后每經(jīng)過(guò)時(shí)間T就與下一滑塊碰撞一次，每次碰撞后均粘連在一起，每次碰撞時(shí)間極短，每個(gè)物塊都可簡(jiǎn)化為質(zhì)點(diǎn)．求：

 

（1）第一次碰撞后瞬間的速度及第一次碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能；

（2）發(fā)生第n次碰撞后瞬間的速度v_n為多大；

（3）第n－1個(gè)滑塊與第n個(gè)滑塊間的距離s_n-1．

Answer 1

（1）；（2）；（3）

解析:

（1）設(shè)第一次碰撞前瞬間P的速度為u₁，根據(jù)動(dòng)量定理，有

FT=mu₁                                                      ①

則撞前瞬間的速度u₁=                                     ②

因碰撞時(shí)間極短，第一次碰撞后瞬間的速度為v₁，根據(jù)動(dòng)量定理，有

FT=2mv₁                                                     ③

則碰后瞬間速度v₁=                                       ④

第一次碰撞過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能△E==        ⑤

（2）因每次碰撞時(shí)間極短，對(duì)從開始到發(fā)生第n次碰撞后瞬間應(yīng)用動(dòng)量定理，有

FnT=（n+1）mv_n                                              ⑥

解得v_n=                                             ⑦

（3）同理可以求出第（n－1）次碰后的速度v_n-1=       ⑧

對(duì)第n次碰撞前全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)量定理

FnT=nmu_n                                                    ⑨

解得u_n=                                                 ⑩（與n無(wú)關(guān)）

對(duì)n－1到n之間應(yīng)用動(dòng)能定理，有

Fs_n-1=

解得s_n-1=