牛顿摆的问题:拉最左边的球速度v/2,然后最右边球弹出. 为什么不是最右边俩个球弹出,然后每个球速
答案:2 悬赏:60 手机版
解决时间 2021-02-09 16:10
- 提问者网友:一抹荒凉废墟
- 2021-02-09 10:58
牛顿摆的问题:拉最左边的球速度v/2,然后最右边球弹出. 为什么不是最右边俩个球弹出,然后每个球速度为v/2?
最佳答案
- 五星知识达人网友:一把行者刀
- 2021-02-09 12:32
设每个球质量为m;左边1个球撞下去,速度为v;假如右边弹起两个球,速度为v/2的话,虽然动量还是守恒的,但是动能就不守恒了。碰撞前动能是mv²/2,碰撞后动能是2m(v/2)²/2=mv²/4,只有碰撞前的一半。动能不守恒是不对的,所以不能弹起两个球。
对于多个球的情况,可以设左边n个球一起以速度v撞下去,碰撞后右边k个球一起以速度u弹起来,根据动量守恒和动能守恒可以列出两个方程:
nmv=kmu
nmv²=kmu²
由这两个方程就可以推导出u=v, 且k=n,所以不会出现右边弹起的球跟左边撞下去的球数量不一样多的情况。
当然,以上只是中学物理的解释,回避了最困难的部分,也就是一开始那个假设为什么会成立。为什么碰撞后必定是几个球同时以相同速度弹起来?这属于多体碰撞问题,是世界公认的难题,直到现在还没有彻底解决。中学生可以不去追究这一部分,只要理解到动量守恒和动能守恒就够了。
对于多个球的情况,可以设左边n个球一起以速度v撞下去,碰撞后右边k个球一起以速度u弹起来,根据动量守恒和动能守恒可以列出两个方程:
nmv=kmu
nmv²=kmu²
由这两个方程就可以推导出u=v, 且k=n,所以不会出现右边弹起的球跟左边撞下去的球数量不一样多的情况。
当然,以上只是中学物理的解释,回避了最困难的部分,也就是一开始那个假设为什么会成立。为什么碰撞后必定是几个球同时以相同速度弹起来?这属于多体碰撞问题,是世界公认的难题,直到现在还没有彻底解决。中学生可以不去追究这一部分,只要理解到动量守恒和动能守恒就够了。
全部回答
- 1楼网友:笑迎怀羞
- 2021-02-09 14:06
用细钓鱼线做摆绳,绑法为只从直径球孔一头伸出。五个质量相同的球体由吊绳固定,彼此紧密排列。
摆线从摆球直径穿过,此法不合理。原因:摆球的重心会偏高,影响碰撞的稳定性;而且在碰撞的过程中,摆球会在摆线上左右轻微滑动;即使用硅胶固定,在固定过程中,棉绳只要发生一两毫米的变动,就会导致摆球偏离同一直线。
牛顿摆是一个1960年代发明的桌面演示装置,五个质量相同的球体由吊绳固定,彼此紧密排列。又叫:牛顿摆球、动量守恒摆球、永动球、物理撞球、碰碰球等。
牛顿摆是由法国物理学家伊丹·马略特(edme mariotte)最早于1676年提出的。当摆动最右侧的球并在回摆时碰撞紧密排列的另外四个球,最左边的球将被弹出,并仅有最左边的球被弹出。
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