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e=1:弹性;1>e>0:非弹性;e=0:完全非弹性.
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例12 宇宙飞船在陨石碎块粒子流中,以匀速度v迎着粒子流运行.后来飞船转过头,以匀速度v顺着粒子流方向运行,此时发动机牵引力为原来的四分之一.将飞船处理成两端为平面的圆柱形,粒子与飞船的碰撞是弹性的,试求陨石粒子流速度u.
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解 陨石粒子流的密度可近似处理成常量,记为ρ,飞船端面积记为S,飞船的两种运行方向对应牵引力分别记为F1,F2.
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飞船迎着陨石粒子流运行时,碰撞前后粒子相对于飞船系的速度分别为v+u和-(v+u),粒子相对原太空系速度分别为(v+u)-v=u和-(v+u)-v=-(2v+u).dt时间内碰撞的粒子流质量为ρS(v+u)dt,动量大小的变化为
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得
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飞船顺着粒子流运行时,有两种可能情况.
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(1)v>u.
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飞船前端与粒子碰撞,碰撞前后粒子相对于飞船系速度分别为-(v-u)和(v-u),相对于太空系速度分别为-(v-u)+v=u和(v-u)+v=2v-u.dt对间内碰撞的粒子流质量为ρS(v-u)dt,得
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(2)v<u.
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飞船后端受粒子碰撞,碰撞前后粒子相对飞船速度分别为u-v和-(u-v),粒子相对太空系速度分别为(u-v)+v=u和-(u-v)+v=2v-u.与(1)类似,可得
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综上所述,无论v>u或v<u,同有
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解得
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例13 光滑水平桌面上有一匀质圆环,环上有一小缺口P0,开始时环静止.桌面上另有一小球以某速度从缺口射入,如图3-30所示.设小球与环内壁发生n次弹性碰撞后,又从P0穿出.已知环内壁光滑,从小球射入小孔到它又从小孔射出,圆环中心到小球的连线相对圆环转过360°,试求图3-30中小球初速度的方位角.
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