木块A和木块B,质量为mA与mB,由轻质弹簧连接,开始时,静止于水平的光滑桌面上,现将两木块拉开(弹簧被拉长),然后由静止释放,木块A和木块B的动能之比是
时间: 2023-09-27 11:04:40 浏览: 52
由于弹簧连接了木块A和木块B,它们会同时开始运动。由于弹簧是轻质的,所以弹簧势能可以忽略不计。
设木块A和木块B的速度分别为vA和vB,则由动能定理可知,它们的动能之比为:
(KA/KB) = (1/2)mAvA^2 / (1/2)mBvB^2
由于弹簧恒力作用,在整个过程中,两块木块的加速度相等,即
a = F/m = kx/m
其中,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的伸长量,F为弹簧所受拉力,m为木块A和木块B的质量之和。
根据牛顿第二定律,可以得到木块A和木块B的加速度分别为:
aA = -aB = kx/(mA+mB)
由于两块木块的速度相等,所以vA = -vB。
将上述方程代入可以得到:
(KA/KB) = (1/2)mAvA^2 / (1/2)mBvB^2 = mA/mB
因此,木块A和木块B的动能之比等于它们的质量之比。
相关问题
三个弹簧中带两个木块水平放置,两侧的弹簧都连着墙
根据你的描述,我可以画出这个系统的示意图,如下所示:
```
| | | |
| m |----/\/\/\----| m |
| | | |
```
其中,中间的`/\/\/\`表示三个弹簧的连接,`m`表示木块,`|`表示墙。假设左侧的木块的位置为$x_1$,右侧的木块的位置为$x_2$,左侧弹簧的伸长量为$x_1$,右侧弹簧的伸长量为$x_2$,则可以得到以下方程组:
$k_1(x_1-x_0) + k_2(x_1-x_2) = 0$
$k_3(x_2-x_0) + k_2(x_2-x_1) = 0$
其中,$x_0$表示系统的平衡位置,$k_1,k_2,k_3$分别表示左侧弹簧、右侧弹簧和中间弹簧的弹性系数。解这个方程组可以得到两个木块的位置$x_1,x_2$。
写大学物理题,一质量为M的木块置于倔强系数为m的弹簧上, 系统处于静止状态, 一团质量为m的粘土自木块上方高处由静止自由下落。并与木块粘在一起运动。 试求: (1) 碰后瞬时系统的速度。(2) 木块的最大位移。(写明系统划分及势能零点)
系统划分:木块和弹簧为一个子系统,粘土为另一个子系统。
势能零点:选取粘土自由下落的位置为势能零点。
(1) 碰后瞬时系统的速度:
由机械能守恒可得:
$\frac{1}{2}mv^2 = mgH$
其中,$v$ 为碰后瞬时系统的速度,$H$ 为粘土自由下落的高度。
再考虑动量守恒,设碰后系统的速度为 $v'$,则有:
$(M+m)v' = mv$
将前式代入后式,可得:
$v' = \frac{2m}{M+m}\sqrt{gH}$
(2) 木块的最大位移:
当粘土附着在木块上运动时,木块和弹簧子系统的动能和势能都发生了改变。设木块的最大位移为 $x$,则有:
$\frac{1}{2}(M+m)v'^2 + \frac{1}{2}kx^2 = mgx$
其中,$k$ 为弹簧的弹性系数。
将前一问的结果代入上式,可得:
$\frac{1}{2}(M+m)\left(\frac{2m}{M+m}\sqrt{gH}\right)^2 + \frac{1}{2}kx^2 = mgx$
化简,得到:
$x^2 = \frac{2m^2gH}{k(M+m)}$
因此,木块的最大位移为:
$x = \sqrt{\frac{2m^2gH}{k(M+m)}}$