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子弹打木块模型中能量守恒与动能定理的矛盾

来源:学生作业帮 编辑:神马作文网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/11/10 11:18:43
子弹打木块模型中能量守恒与动能定理的矛盾
在光滑水平面上有一静止木块质量为m1,质量为m2的子弹以V0的速度击中木块,穿透木块后速度为V1,木块的速度为V2,摩擦力为F,子弹与木块中运动位移为S
由动能定理得 FS=1/2 m2 V1^2-1/2 m2 V0^2
由能量守恒得 1/2 M2 V1^2=FS+1/2 m1 V2^2+1/2m2 V1^2
显然是矛盾的,
子弹打木块模型中能量守恒与动能定理的矛盾
魔法的统领同志:
应该明确的是,你列的第一个式子是以子弹为对象的
第二个式子是以子弹木块共同构成的系统为对象的
结果当然看起来“矛盾”了(其实一点不矛盾)
还不明白的话请看下面:
子弹由于摩擦力做负功损失了一部分动能,但由于子弹穿心后木块具有了动能,不难发现子弹由于克服摩擦力损失的能量转化为了木块的动能和系统的内能
而系统产生内能是由于克服相对摩擦力做功造成的,即摩擦力与相对位移的矢量积
故该题系统产生内能为:Q=F阻×Δs
Δs即相对位移,即木块宽度,即两体位移差
而子弹摩擦力做功的位移s弹=s木+Δs
木块摩擦力做正功,即FS木=1/2 m1V2^2
故应改为:
由动能定理得 FS=1/2 m2 V0^2-1/2 m2V1^2
由能量守恒得 1/2 m2 V0^2=F(S-S木)+1/2 m1V2^2+1/2m2 V1^2(而FS木恰等于1/2 m1V2^2)