当A球与弹簧接触以后,在弹力作用下减速运动,而B球在弹力作用下加速运动,弹簧势能增加,当A、B速度相同时,弹簧的势能最大.
设A、B的共同速度为v,弹簧的最大势能为E,则A、B系统动量守恒,选向右的方向为正,有:
2mv0=(m+2m)v…①
由机械能守恒有:
×2m1 2
=
v
(m+2m)v2+EP1…②1 2
联立以上两式得:EP1=
m1 3
…③
v
B球与挡板碰撞后瞬间的速度大小为v,方向向左.设弹簧再次压缩到最短时两球的共同速度为v′,选向右的方向为正,系统动量守恒:2mv-mv=(m+2m)v′…④
由机械能守恒得:
×2m1 2
=
v
(m+2m)v′2+EP2…⑤1 2
联立得:EP2=
m1 3
…⑥
v
故EP1:EP2=1:1.
答:弹性势能的比为EP1:EP2=1:1.