超弹性碰撞演示 BJDLS-23
一个弹性小球自由下落与地面碰撞后会沿原路反回,其反弹高度不会超过其下落的起始高度。但是若引入一个大弹性球,把它置于小球的下面并令两球同时自由下落,小球的反弹高度会远远超过其自由下落的起始高度,这就是所谓的超弹性碰撞。
由牛顿力学可知:若小球与静止的大球做对心弹性碰撞,且大球质量远远大于小球,则碰后小球将按原速返回而大球几乎不动。但是如果小球撞向与之相向运动的大球,假设大球的反向速度等于小球碰前的速度且碰后大球基本不动,则由理论计算可知,小球的反弹速度可达碰前速度的(k+1/k-1)倍,其中k为大球与小球的质量比。可见两球的质量相差越大,小球的反弹速度越大。此时,大球
和小球的初始动能都变成小球的动能了。
本实验中做(1)、(2) 操作时,大球首先碰地反弹,与中球碰撞,使中球获得较大的反向速度,中球再与小球相向碰撞,情况类似于上述分析的情况。
由于本实验中没有对球的质量和速度做定量测量,且各球之间的碰撞也不能视为完全弹性碰撞,所以只能用上述理论对其做定性分析。