【物理】質心運動


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自50公尺山崖屋頂以仰角53度,25m/s速度將10公斤之砲彈射出,3秒後爆裂成質量比為3:1的兩碎片,其中較小碎片在爆炸以後以仰角53度,58m/s速度飛出,求發射0.5秒後兩碎片與其質心的位置(g=10m/s^2)

這一題要怎麼算..教教我..

今天學校老師有教,但還是聽不太懂...

還有...類似這種質心運動的問題要如何解啊...都完全卡住了~~:'(

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無外力作用 動量守衡

這句話本身沒有問題

但用來解釋這一題的話 是不恰當的

因為物體是有受到外力作用的

哪邊呢?

自然是往下的重力

因此我們只能確定 在水平方向上 動量守恆

不過在這裡

我們仍然可以當作總動量守恆

為什麼呢?

雖然動量有變化,但那變化如何呢?

計算一下物體在爆炸時動量的變化量(即衝量)

應為 P=Ft

在這裡 t是非常接近0的

因此 P近似0

所以可以當作動量守恆

求發射0.5秒後兩碎片與其質心的位置(g=10m/s^2)

題目是這樣敘述嗎?

三秒之前並沒有碎片這種東西

而這邊竟然是問發射後0.5秒

"碎片"的位置

關於爆炸

可以將它視為動量守恆處理

因此

砲彈在三秒爆炸前瞬間的動量

要等於

砲彈在三秒爆炸後瞬間的動量

而關於最後一題質心的位置

就把它當成沒爆炸的情況去處理就可以了

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最初由 清純小百合 發表

基本上無外力作用是對的 重力作用我將他歸之為內力

這也是一個想法

有趣的是

因為地球的質量跟砲彈比較是非常大的

因此砲彈不管怎樣運動

都不會影響到地球的運動

那麼就只要關心砲彈的運動就可以了

在舉一個例子

若拿一小球作一斜拋運動

可以發現

物體總動量是隨時在變的

(因此時 是採用小球自成一個系統來看的)

但此時若將小球與地球視為一系統

那麼總動量要守恆

只是此時

對於地球運動的影響 也是微乎其微的

採用砲彈與地球為一系統

跟以下採用小球為一系統

因爆炸事件的時間非常短

外力造成之衝量非常少

故可認為動量守恆

就某種程度來看 是非常相似的

最初由 清純小百合 發表

再說您談的鉛質方向動量不守衡 (原諒我挑毛病) J=F*T 重力作用的時間並不趨近於零

我有指出鉛直方向的動量不會守恆

但是我又有解釋 為什麼可以鉛直方向也可以把它當作守衡

主因是因為 "爆炸這個事件"所歷經的時間非常的短 因此衝量是可以不予考慮

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最初由 清純小百合 發表

基本上無外力作用是對的 重力作用我將他歸之為內力 爆炸力也是內力 因此動量守衡

再說您談的鉛質方向動量不守衡 (原諒我挑毛病) J=F*T 重力作用的時間並不趨近於零

補充一下

你是將地球與砲彈視為一體

因此得到動量守恆

又因地球質量極大 因此只要考慮砲彈的運動

by the way

這個想法真是出乎我的意料:p

而我呢

將砲彈視為一個系統

基本上 在運動的過程中

都受到一個往下的重力

因此動量不會守恆 (鉛直方向的動量會變化)

但是在爆炸前後

所經歷的時間非常短

衝量=外力*時間

衝量可將之視為零

因此爆炸前後的瞬間可視為動量守恆

過了這段時間後

動量自然是不會守恆的

而這兩套分析

都有一個重要的前提

那就是砲彈的質量相對於地球要非常小

不然以小百合的觀點

就得考慮地球的運動

以我的觀點

J=Ft

F若相當大

動量自然就沒有理由守恆

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最初由 小李帥哥 發表

恩...是我打錯了..應該是爆炸0.5秒後才對...

那兩個碎片的位置呢...我真的搞不懂(請原諒我這個物�.............(論壇訊息:引文過長 恕刪)

爆炸後分成兩個碎片運動

這兩個碎片互不影響

因此當成斜向拋射運動即可

其中較小碎片在爆炸以後以仰角53度,58m/s速度飛出

以小碎片來看

我就把爆炸這個瞬間當作 t = 0

小碎片以初度58m/s 仰角53度拋出

求 t = 0.5時之位置

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最初由 清純小百合 發表

九大哥 您的看法是將球當做系統 那重力就是外力 重力在過程中都有作用 是否擁有衝量??

物體因為有受重力重用

因此物體的總動量是不斷在變化的

只是在爆炸前後

歷經的時間非常短

加上物體的質量不大

因此

重力對於物體所造成動量的改變甚微

所以在爆炸前後

可以認定為動量守恆

就像是依你的解法

將物體與地球看成一系統

那麼當物體往上運動時

地球就必然往下運動

但是這個效應也是非常的小

不需要考慮進來

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儘管系統受外力(重量、摩擦等)作用,

但只要這些外力不很大和撞擊的時間很短暫,

動量都可認為守恆守恆

力製造加速。但要經歷一段時間,加速才可造成速度的改變。

一般、而不是特別大的力乘短的時間得一非常小的衝量,如此的衝量對整個系統的動量改變微不足道。

我們只運用動量守恆於剛發生撞擊和剛完成撞擊之間的時間內。 因在長的時間內,任何外力足以做成很大的影響。

我覺得衝量應該是對地球動量的改變甚微 重力對物體的衝量並不會''甚微'' 而且我指的不是爆炸前後 而是從頭到尾落地的過程中 重力對物體的衝量

問題的癥結便在此

從頭到尾落地的過程中

重力對物體的衝量

固然不可忽略

但在發生爆炸之間

重力對物體產生的衝量可視為零

所以預測的只是

爆炸後的那一瞬間 兩碎片的速度

並不是從頭到尾都是動量守恆的

爆炸後 系統(變成兩碎片)的動量是不會守恆的

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