判断动量守恒的方法有以下几种:
1. 对系统外力为零且内力远大于外力时适用。如碰撞问题,在碰撞过程中,无机械能损失,即动能不增加,满足动量守恒。
2. 在同一条直线上的几个物体组成的系统,在某一方向上所受的合外力为零时,系统在该方向上动量守恒。
3. 在相互作用的物体间不涉及内力且无其他外力时系统动量守恒。
以下是一个动量守恒的例题:
例:一个质量为m的人站在质量为M的平板车上,车与人的摩擦不计。开始时车与人均静止。某时刻人以水平速度v从车的一端水平跳出后,在车上留下水平方向的位移Δx。求人对车的作用力的大小。
【分析】
人跳出车后,在水平方向受到车的阻力,根据动量守恒定律求解即可。
【解答】
选取人和车组成的系统为研究对象,以人的水平速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv = (m + M)v′,
其中v′的方向与人跳出的方向相同。
由题意可知:s = vΔt,则人与车在水平方向受到的阻力大小相等,设人对车的作用力大小为F,则:Ft = (m + M)v′ - mv,
解得:F = \frac{mv}{M + m}\Delta x。
通过以上例题可以加深对动量守恒定律的理解和应用。
判断动量守恒的方法主要有两种:一种是直接使用动量守恒定律,另一种是通过能量守恒来间接判断动量是否守恒。
假设有一个光滑水平面上放着一个木块,木块的质量为M,一个质量为m的小球以速度v向木块冲去,与木块发生碰撞。小球和木块在碰撞后立即恢复到原来的速度,那么动量是否守恒?
分析:
1. 小球和木块在碰撞过程中没有受到外力作用,因此根据动量守恒定律,它们的总动量在碰撞前后保持不变。
2. 由于小球和木块在碰撞后立即恢复到原来的速度,说明碰撞过程中没有能量的损失。因此,可以通过能量守恒来判断动量是否守恒。
解:
根据能量守恒,小球和木块的总动能没有变化,即:
(M+m)v^2/2 = mv^2/2
由于总动能没有变化,说明小球和木块的动量在碰撞前后保持不变,因此动量是守恒的。
总结:
这个例题通过能量守恒间接判断了动量的守恒性,如果能量不守恒,那么动量一定不守恒。在实际应用中,可以根据具体情况选择合适的方法来判断动量的守恒性。