Question

水平轨道AB，在B点处与半径R＝300m的光滑弧形轨道BC相切，一个质量为M＝0.99kg的木块静止于B处。现有一颗质量为m＝10g的子弹以v₀＝500m/s的水平速度从左边射入木块且未穿出，如图所示。已知木块与该水平轨道AB的动摩擦因数μ＝0.5（cos5°＝0.996，g取10m/s²）。试求：子弹射入木块后，木块需经多长时间停止？

Answer 1

18.2s

该题所描述的物理过程可划分为三个阶段：第一阶段为子弹与木块发生碰撞获得共同速度；第二阶段为子弹与木块一起在光滑圆弧形轨道上运动；第三阶段为子弹与木块又从B点开始在水平面AB上做匀减速运动。
要求子弹射入木块后木块的运动时间，关键是第二个阶段所经历时间的计算，只有子弹与木块在BC面运动的幅度较小，才可将该阶段的运动看成等效单摆的运动，现估算如下：


由<1>式得：v＝5m/s

与本题条件比较可知θ＝5°，故子弹与木块在BC面上的一个往返时间为等效单摆


故从子弹射入木块到它们停止共需经历18.2s。