非彈性碰撞"子彈射入木塊"的題型,如果子彈深入木塊的距離d為已知,要求解
子彈射到木塊後受到的摩擦力f,學校老師說,直接利用:內動能=fxd(其中:d是子
彈深入木塊的距離,也就是子彈相對於木塊的位移),當時老師對於:d並不是代
"子彈對地"的距離,是這麼解釋的:
因為子彈射入木塊、停止於木塊中是一瞬間,所以木塊在子彈射入那瞬間前後
對地幾乎沒有位移,因此子彈相對於木塊的位移~子彈對地的位移。
但我後來寫到下面的這個題目,我發現若考慮木塊對地的位移,利用內動能=轉成
的熱能=fxd的做法,d也是要代子彈相對於木塊的位移。所以當時學校老師對於為何
是代相對位移這部分的解釋,很像有點牽強?!
題目如下圖:
https://imgur.com/a/9VzbFjM
我後來想一下,內動能轉換為"木塊射入子彈產生的熱能"=fxd,此時的d要代相對
位移,是不是因為產生的熱能是摩擦力對"整個系統"作的"總功"?
上面那個題目,用-fx8s算出來的是摩擦力對子彈作的負功(使子彈動能減少)
用 fxs算出來的是摩擦力對木塊作的正功(使木塊動能增加)
而摩擦力對整個系統作的總功=-fx8s+fxs=-fx7s
摩擦力對整個系統作的負功為-fx7s,因此子彈射入木塊所消耗的熱能為fx7s
所以之前子彈射入木塊所產生的熱能,fxd的d要代子彈相對於木塊的位移,
原因就是因為熱能是來自於"摩擦力對子彈作的功"和"摩擦力對木塊作的功",兩
者的"差值"
也就是說:
子彈減少的動能(摩擦力對子彈作負功)[ fx8s ]
=木塊增加的動能(摩擦力對木快作正功)[ fxs ]
+熱能[ fx(8s-s) ]
而8s-s就是子彈和木塊的相對位移
以上是我的想法
我把這題的詳細解法,還有對於麼擦力作功,為何此時d要代相對位移的想法
寫在下面那張圖中。
https://imgur.com/a/OlNXGIm
不知道我的觀念及想法有沒有誤?
麻煩高手指教了!謝謝~