A-level 物理（进阶物理）/碰撞中的力和冲量/解答

1. 地球的逃逸速度为 11.2 km⁻¹。要使一个 47000 kg 的有效载荷离开地球，必须对其施加多少冲量？

$I=m(v-u)=47000(11200-0)=526.4{\mbox{ MNs}}$

2. 两个质量为 10g 的台球发生碰撞。其中一个以 5ms⁻¹ 的速度运动，另一个以 2ms⁻¹ 的速度运动。碰撞后，第一个台球以 4ms⁻¹ 的速度向后运动。碰撞时间为 1 ms。该球受到的力是多少？

$I=m(v-u)=0.01(5-(-4))=0.09{\mbox{ Ns}}$

$F={\frac {I}{\Delta t}}={\frac {0.09}{0.001}}=90{\mbox{ N}}$

3. 第二个球受到的冲量和力是多少？

冲量为 -0.09Ns，力为 -90N。

4. 一个 60 kg 的太空行走者使用一束气体喷射器产生 10Ns 的冲量。他需要这样做多少次才能从静止状态达到 1 ms⁻¹ 的速度？

$\Delta v={\frac {I}{m}}={\frac {10}{60}}={\frac {1}{6}}{\mbox{ ms}}^{-1}$

所以，太空行走者需要这样做 6 次才能达到 1ms⁻¹ 的速度。

5. 一个 5 kg 的保龄球以 3ms⁻¹ 的速度撞击一个静止的质量为 0.1 kg 的网球，速度降至 2.5ms⁻¹。它对球施加了 100N 的力。碰撞持续了多长时间？

$F={\frac {m(v-u)}{\Delta t}}$

$\Delta t={\frac {m(v-u)}{F}}={\frac {5(3-2.5)}{100}}=0.025{\mbox{ s}}$