碰撞是生活中常見的現(xiàn)象,某同學(xué)想對(duì)碰撞問題進(jìn)行研究。
(1)該同學(xué)在調(diào)平的氣墊導(dǎo)軌上研究?jī)蓚€(gè)滑塊的碰撞。讓滑塊A以某一速度與原來靜止的滑塊B發(fā)生正碰,已知A的質(zhì)量為2m,B的質(zhì)量為m。
a.若如圖1所示,滑塊A的右端、滑塊B的左端均裝有粘扣,碰后A、B將粘在一起運(yùn)動(dòng)。已知滑塊A的初速度為v0,求此過程中A、B組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少?
b.若如圖2所示,滑塊A的右端、滑塊B的左端均裝有彈簧圈,碰后A、B將分開且沿著相同方向運(yùn)動(dòng)。通過傳感器分別測(cè)得兩個(gè)滑塊碰撞前后的速度如下:
|
碰撞前 |
碰撞后 |
實(shí)驗(yàn)序號(hào) |
v10(m/s) |
v20(m/s) |
v1(m/s) |
v2(m/s) |
1 |
0.90 |
0 |
0.30 |
1.20 |
2 |
0.73 |
0 |
0.24 |
0.97 |
3 |
0.81 |
0 |
0.27 |
1.08 |
該同學(xué)通過處理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)碰撞前后有m
Av
10=m
Av
1+m
Bv
2,說明滑塊的碰撞過程滿足動(dòng)量守恒定律;同時(shí)他還發(fā)現(xiàn)v
2-v
1=v
10也成立,他認(rèn)為這是一個(gè)運(yùn)動(dòng)的滑塊與一個(gè)靜止的滑塊發(fā)生彈性碰撞的必然結(jié)果。請(qǐng)你分析說明該同學(xué)的觀點(diǎn)是否正確;
(2)為了對(duì)碰撞進(jìn)行深入研究,該同學(xué)查閱資料了解到以下信息:不同材料制成的兩個(gè)小球甲、乙,若碰撞前的速度分別為v
10和v
20,碰撞后的速度分別為v
1和v
2,把v
10-v
20稱為接近速度,把v
2-v
1稱為分離速度。研究發(fā)現(xiàn)碰撞后的分離速度與碰撞前的接近速度成正比,這個(gè)比值稱為恢復(fù)系數(shù),用e表示,即:e=
。請(qǐng)你根據(jù)以上信息結(jié)合碰撞的規(guī)律完成以下問題:小球甲在光滑水平面上以一定的速度與原來靜止的小球乙發(fā)生正碰,恢復(fù)系數(shù)為
。若碰后甲、乙兩球速度的大小之比始終為2:1,則甲、乙兩球的質(zhì)量應(yīng)該滿足什么關(guān)系?