结构推理
试证:在质量为的质点和质量为的最初静止的质点的弹性碰撞中,(1)因碰撞而偏转的最大角度应满足关系式,当时,则,(2)当时,,(3)当时,则可取0与之间的所有数值的任一个。
【正确答案】
证明: (1)设的初速度为,的初速度为,碰后的速度为,的速度为,系统碰撞前后的动量关系如图所示。 根据动量守恒定律可得: 即: 两边平方可得: 因为碰撞为弹性碰撞,所以机械能守恒,即 即: 联立(1),(2)可得: 当偏转角最大时,必是极值,则有 即 把(4)代入(3)可得因碰撞而偏转的最大角度为应满足的关系式为: 即 若,则 则有 (2)若,根据(2)式可得: 即 所以,构成直角三角形,即有 (3)若根据(3)式可知在(-1,1)之间,故可取0与之间的任一数值。
【答案解析】
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