"Мяч движется горизонтально со скоростью , столкнувшись с пружиной закрепленный на блочной массе такой, как показано на схеме. Блок не имеет трения с землей. Каково максимальное сжатие пружины?»
Эта задача возникала в этом курсе два раза: первый раз на экзамене в 2014 году, а теперь в рамках нашего домашнего задания в 2020 году. Однако задача решалась по-разному двумя разными преподавателями, и я хочу понять, что было бы правильным способ посмотреть на это, так как результаты разные.
В обоих решениях используется сохранение механической энергии, но первое решение учитывает движение как блока и после «наезда» на пружину, написав следующее уравнение сохранения механической энергии:
где - конечная скорость системы (и по закону сохранения импульса) и максимальное значение сжатия пружины.
Второе решение , однако, отличается, потому что оно не учитывает кинетическую энергию движения системы. после столкновения.
Это, очевидно, дает другой результат для сжатия пружины, и только один из них может быть правильным. Должен ли я учитывать кинетическую энергию после столкновения или нет? Какой взгляд на это неправильный?
Комментарии, сделанные @Ben51 и @David White, оба верны, что второй ответ неверен, если только масса зафиксирован, что не так, поскольку он находится на поверхности без трения, или что бесконечно велико (или по крайней мере ), так что его перемещение после столкновения неизмеримо мало. Но проблема и в этом не говорит.
Таким образом, единственные предположения, которые вам нужно сделать, это (1) пружина идеальна и (2) две массы являются абсолютно жесткими (недеформируемыми) телами. Тогда у вас есть идеально упругое столкновение, в котором у вас есть как сохранение импульса, так и сохранение кинетической энергии в соответствии с первым решением.
Надеюсь это поможет.
Бен51
Дэвид Уайт