动量守恒要满足什么条件


系统总动量在某些方向上并不守恒,但在某个特定方向上,如果系统所受合外力为零,那么该方向的动量就会守恒,我们称之为单方向动量守恒。

以下是一道例题详解:

图示中,一个质量为0.5kg的小球从距离车底面高20m的地方以一定的初速度向左平抛,落在以7.5m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车上。车与油泥的总质量为4kg,设小球在落到车底前的瞬间速度是25m/s。我们需要找出小球与小车相对静止时,小车的速度是多少。

小球和小车组成的系统所受合外力并不为零,但在水平方向上不受外力作用,系统在水平方向上动量守恒。

接下来看另一道例题:

在足够长的光滑水平面上,相对放置着两个完全相同的弧形槽A和B,其中弧形槽A不固定,而弧形槽B是固定的。一个小球从弧形槽A的顶端释放并沿槽下滑。关于这个系统的动态,我们可以得出以下结论:

A. 小球在弧形槽A下滑过程中机械能不守恒;

B. 小球在弧形槽B上滑过程中机械能同样不守恒;

C. 小球和弧形槽A组成的系统在水平方向上满足动量守恒;

D. 小球无法上升到弧形槽B的顶端。

对于第三道例题:

一个质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上,其斜面光滑且足够长。一个质量为m的小物块从斜面底端以初速度v₀沿斜面向上运动。当小物块沿斜面向上运动到最高点时,其速度大小和距地面高度分别为v和h。关于这个过程中的物理关系,我们可以得出以下结论:

小球在到达斜面最高点时与斜面的速度相同,方向沿水平方向。此时的动能损失最大,类似于完全非弹性碰撞,所以它们的速度相同。由于系统中只有重力做功,因此系统的机械能是守恒的。值得注意的是系统总动量在某个方向上并不守恒,但在某个特定方向上如果合外力为零则动量守恒。对于接下来的几道例题的分析也将遵循这一原理。