即此过程中A发生的位移向左,大小为.
二、子弹打木块模型
1.子弹打木块的过程很短暂,认为该过程内力远大于外力,则系统动量守恒.
2.在子弹打木块过程中摩擦生热,系统机械能不守恒,机械能向内能转化.
3.若子弹不穿出木块,二者最后有共同速度,机械能损失最多.
例2 如图3所示,在水平地面上放置一质量为M的木块,一质量为m的子弹以水平速度v射入木块(未穿出),若木块与地面间的动摩擦因数为μ,求:
图3
(1)子弹射入后,木块在地面上前进的距离;
(2)射入的过程中,系统损失的机械能;
(3)子弹在木块中打入的深度.
答案 (1) (2)
(3)
解析 因子弹未射出,故碰撞后子弹与木块的速度相同,而系统损失的机械能为初、末状态系统的动能之差.
(1)设子弹射入木块后,二者的共同速度为v′,取子弹的初速度方向为正方向,则由动量守恒得:mv=(M+m)v′①
二者一起沿地面滑动,前进的距离为x,由动能定理得:
-μ(M+m)gx=0-(M+m)v′2②
由①②两式解得:x=.
(2)射入过程中损失的机械能
ΔE=mv2-(M+m)v′2③
解得:ΔE=.
(3)设子弹在木块中打入的深度,即子弹相对于木块的位移为x相对,则ΔE=μmgx相对