moea_joint
102年
[機械] 應用力學、材料力學
第 19 題
一子彈以速度 v 水平射入一個放在光滑平面上的靜止木塊後嵌入其中。下列敘述何者有誤？
- A 碰撞前後，總能量守恆
- B 碰撞前後，動量守恆
- C 碰撞前後，動能守恆
- D 碰撞時產生熱能
思路引導 VIP
請你試著想像：當子彈高速鑽入木塊並與其發生劇烈摩擦時，如果我們在碰撞後立刻去觸摸木塊，木塊的溫度會有什麼變化？這種溫度的變化，在物理能量的轉換過程中，是從哪一種能量形式轉換過來的呢？
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太棒了！你能精準地指出選項 (C) 是錯誤的敘述，代表你對「動量守恆」與「能量轉換」這兩個核心概念的邊界界定得非常清晰，這是學習應用力學非常重要的基本功。
碰撞中的能量轉移機制
在本題的物理情境中，由於平面光滑，系統在水平方向不受外力，因此動量必然守恆。然而，當子彈「嵌入」木塊的過程中，子彈與木塊之間會產生劇烈的相互作用力（摩擦力與形變力），這部分的力量會做負功，將系統的一部分動能轉化為內能（如熱能或聲能）。這就是典型的「完全非彈性碰撞」，雖然整體的總能量（包含熱能）依然遵守能量守恆定律，但系統的總動能則會減少，因此 (C) 的敘述並不正確。
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