当弹簧具有最大势能时,系统处于稳定状态,所以此时三者的速度相等.设C质量为M,A、B质量为m,C的初速度V.
先由动量守恒定理得:MV=(M+2m)v
系统此时动能为(M+2m)*v*v/2,初始状态C具有的动能M*V*V/2,当C与A碰撞后,两者粘在一起,此时粘住瞬间,双方的共同速度为V',则:MV=(M+m)*v',在此
过程中损失掉的动能为E=M*V*V/2-(M+m)(M*V/(M+m))^2/2
现在对整个过程的能量进行分析:
初始动能:M*V*V/2,最终动能:(M+2m)*v*v/2,弹簧具有的机械能为动能的一半
,所以是(M+2m)*v*v/4,在此过程中损失掉的动能为E=M*V*V/2-(M+m)(M*V/
(M+m))^2/2.
所以有:M*V*V/2=(M+2m)*v*v/4+(M+2m)*v*v/2+=M*V*V/2-(M+m)(M*V/(M+m))
^2/2.
由MV=(M+2m)v可得:v=M*V/(M+2m),代入上式:设M=K*m求解可得:k=1.
结论:若要使弹簧具有最大弹性势能时,A.B.C及弹簧组成的系统动能刚好是势能的2倍,则C的质量应该与A、B相等.