题目内容
如图所示,在光滑水平面上有一质量为M,长为L的长木板,另一小物块质量为m,它与长木板间的动摩擦因数为μ,开始时,木板与小物块均靠在与水平面垂直的固定挡板处,以共同的速度v0向右运动,当长板与右边固定竖直挡板碰撞后,速度反向,大小不变,且左右挡板之间距离足够长。
求:(1)试求物块不从长木板上落下的条件。
(2)若上述条件满足,且M=2kg,m=1kg,v0=10m/s。试计算整个系统在第五次碰撞前损失的所有机械能。
解:(1)设第一次碰撞后速度为
,第n次碰撞后速度为
,每次碰撞后,由于两挡板距离足够长,物块与长木板都能达到相对静止,第一次若不能掉下,往后每次滑动距离越来越短,更不可能掉下。由动量守恒定律和能量守恒定律知
由①②解得
当木板长大于L即可,即L≥![]()
(2)第二次碰撞前,有![]()
第三次碰撞前,![]()
第n次碰撞前
=![]()
第五次碰撞前![]()
故第五次碰撞前损失的总机械能为![]()
代入数据
J
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