问题 实验题

铁锤质量为M,从高H的地方自由下落,打击质量为m的木桩,木桩受土层的平均阻力为F,每次打击后铁锤与木桩一起下落.每次能把木桩打入的深度为____________.

答案

h=

铁锤下落H过程中机械能守恒,可求出铁锤打击木桩前的瞬间速度.

铁锤与木桩碰后一起向下运动,属于完全非弹性碰撞,系统机械能明显不守恒,考虑到打击过程中系统所受重力(M+m)g一定小于土层阻力F(若不然铁锤轻放到木桩上即能压到土层中).系统竖直方向所受合外力也不为零,动量不守恒,但因为碰撞时间极短,碰撞冲力远大于合外力,可近似认为系统竖直方向上动量守恒.

下落过程中机械能守恒mgH=mv02                                             ①

碰撞时动量守恒mv0=(m+M)v1                                                  ②

铁锤与木桩一起下落过程中应用动能定理得(M+m)v12=[F-(M+m)g]h             ③

解①②③式可得

每次打入深度h=.

填空题
单项选择题 A3/A4型题