p1=m1v1=-m1
由动量守恒定律有mv=m1v1+(m-m1)v2
代入解得:v2=
由于v2>0,说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下.
[答案] 方向竖直向下
爆炸只发生在一瞬间,也只有在这一瞬间,系统的内力才远远大于系统所受的合外力,总动量近似守恒,如果爆炸结束,巨大的内力已经不存在了,系统的总动量不再守恒,明确这一研究阶段的始、末状态,是求解这类问题的关键.
1.如图所示,进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80 kg和100 kg,他们携手远离空间站,相对空间站的速度为0.1 m/s.A将B向空间站方向轻推后,A的速度变为0.2 m/s,求此时B的速度大小和方向.
解析:轻推过程中,A、B系统的动量守恒,以空间站为参考系,规定远离空间站的方向为正方向,则v0=0.1 m/s,vA=0.2 m/s.根据动量守恒定律(mA+mB)v0=mAvA+mBvB,代入数值解得vB=0.02 m/s,方向为远离空间站方向.
答案:0.02 m/s 方向为远离空间站方向
对火箭原理的理解和应用
1.火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定.
2.火箭喷气属于反冲类问题,是动量守恒定律的重要应用.在火箭运动的过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,对于这一类的问题,可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象,取相互作用的整个过程为研究过程,运用动量守恒的观点解决问题.
一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体,气体喷出时的速度v=1 000 m/s.设火箭质量M=300 kg,发动机每秒钟喷气20次.
(1)当第三次喷出气体后,火箭的速度为多大?
(2)运动第1 s末,火箭的速度为多大?
[思路点拨] 火箭喷气属于反冲现象,火箭和气体系统动量守恒.运用动量守恒定律求解时,注意系统内部质量变化关系.以每喷出一次气体列一次方程,找出对应规律分步求解.
[解析] 法一:(1)喷出气体的运动方向与火箭的运动方向相反,气体和火箭系统动量守恒.
第一次气体喷出后火箭速度为v1,有
(M-m)v1-mv=0,所以v1=