一维碰撞与反冲实验台

先猜结果,再让动量账本当裁判。

v₂ − v₁ = e(u₁ − u₂)
质心速度 Vcm = 1.00 m/s

碰前:等待预测

物体 1 物体 2
一维碰撞运动示意 两个物体沿水平轨道运动,箭头表示当前参考系中的速度方向和大小。 接触位置 +4.00 m/s m₁ 2.0 kg −1.00 m/s m₂ 3.0 kg 地面静止

先预测碰后结果

实验室系数据账本

物理量碰前碰后
物体 1 速度4.000 m/s−2.000 m/s
物体 2 速度−1.000 m/s3.000 m/s
系统总动量5.000 kg·m/s5.000 kg·m/s
系统总动能17.500 J17.500 J
质心速度1.000 m/s
动量差 Δp0.000 kg·m/s
动能变化 ΔK0.000 J

方程核验

动量守恒 5.000 = 5.000
恢复系数关系 5.000 = 5.000
质心系总动量 0.000 kg·m/s

联立 m₁u₁ + m₂u₂ = m₁v₁ + m₂v₂ 与 v₂ − v₁ = e(u₁ − u₂),即可得到两个碰后速度。

别把两个“守恒”混在一起:孤立系统的一维碰撞总动量始终守恒;若没有其他能量通道,只有 e = 1 的理想弹性碰撞中机械能守恒。e < 1 时,减少的机械能转化为形变、热和声等内能。