对心正碰撞速度公式的另一种推导

文摘   2025-01-01 13:31   四川  

前面介绍过根据能量守恒和动量守恒推导完全弹性碰撞条件下的对心正碰撞速度公式(对心正碰撞速度公式)。不过这种方法需要解二元二次方程组,比较麻烦。这里介绍一种更简单的方法。


同样假设两个物体的质量分别为m1m2,碰撞前的速度分别为u1和u2,碰撞后的速度分别为v1和v2。设两个物体质心的运动速度为vo。体系的动量等于两个物体动量之和,再结合动量守恒可以得到

从而可以得到

以质心O为参考点,碰撞前两个物体均向质心运动,碰撞后远离质心。根据经典力学的时间反演对称性(将整个运动过程的时间变量t换成-t,牛顿运动定律(牛顿运动定律)同样成立),前后两个过程可以看成互逆的过程。所以每个物体碰撞前后相对于质心的速度之和为零。从而可以得到

将前面得到的vo的表达式代入上式就可以解出

这种表达式的物理意义比前面那种表达式(对心正碰撞速度公式)

的物理意义更明确


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