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由⑩式,若取
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则作小量近似,有
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即为经典匀加速位移算式.
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例21 质点A,B静质量同为m0,今使B静置于惯性系S中,A则以的速度对准B运动.若A,B碰撞过程中无任何形式能量释放,且碰后粘连在一起,试求碰后相对S系的运动速度v及系统动能减少量-∆Ek.
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解 碰前A的质量为
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碰后A,B粘连体质量记为M,因无能量损失,质量守恒,得
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又因碰撞前后动量守恒,即得
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碰后粘连体静质量为
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系统动能减少量等于系统静能增加量,即有
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附注 关于静质量的一个注解.
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是质点动力学方程.真实物体已被模型化为质点,质点无内部结构.外力F作用下,质点运动状态的改变,对应的是真实物体整体平动状态的改变,外力作功,不会有外加能量转化为物体内能,因此物体(质点)的静能不会变化,物体的静质量m0也就不会变化.
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二体碰撞会涉及物体内部结构的变化和物体内部运动(例如热运动)的变化,例如非弹性碰撞中,物体整体运动动能的一部分转化成物体的内能,后者对物体的静质量m0有贡献,因此碰撞过程中m0会有变化.
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例22 频率为ν的光子,其能量和动量分别为hν和hν/c,其中h为普朗克常量.设实验室中频率为ν0的光子与静止的自由电子弹性碰撞,碰后光子的行进方向相对原入射方向偏转θ角,已知静止电子的质量为m0,试求碰后光子的频率ν.
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