题目内容
如图2所示,一水平放置的圆环形刚性槽固定在桌面上,槽内嵌放着三个大小相同的刚性小球,它们的质量分别为m1、m2、m3、m2=m3=2m1,小球与槽的两壁刚好接触,而且它们之间的摩擦可以忽略不计。开始时,三球处于槽中I、II、III的位置,彼此间距离相等,m2和m3静止,m1以速度沿槽运动,R为圆环的内半径和小球半径之和,各球之间的碰撞皆为弹性碰撞,求此系统的运动周期T。
20S
解析:
先考虑m1与m2的碰撞,令v1、v2分别为它们的碰后速度,由弹性正碰可得:
当m2与m3相碰后,交换速度,m2停在III处,m3以的速率运动。因为三段圆弧相等,当m3运动到位置I时,m1恰好返回。它们在I处的碰撞,m3停在I处,m1又以v0的速度顺时针运动。当m1再运动到II时,共经历了一个周期的,则:m1两次由位置I运动到II处的时间为:,由位置II运动到III处的时间为:由位置III运动到I的时间为:。
所以系统的周期为:
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