Question

为什么竖直方向上动量不守恒

Answer 1

当物体或系统系统不受外力作用时，动量要守恒。力与动量都是矢量，也就是说若在任一方向上不受外力的作用，则在此方向上动量必须守恒。如果现在考察的系统是小球+小车，此系统在水平方向上不受外力作用，所以在水平方向的动量要守恒；但是在铅垂方向上受了重力的作用，所以在铅垂方向上动量守恒原理就不适用了。这时适用动能定理，当小球向下摆动时，重力作正功，小球速度渐增；在最低点时速度最大（亦即动能最大），当小球向上摆动时，重力作负功，速度渐减，当达到最高位置时速度最小（=0），动能最小。小车在铅垂方向上没有发生位移（约束住了），所以重力对小车没有作功。

Answer 2

系统动量守恒的要求是该系统不受外力或合外力=0。
竖直方向上，该系统受到地面所给的支持力，合外力不为0，所以动量不守恒。

Answer 3

因为在竖直方向上小车和小球均不做功，所以能量守恒。