问题
计算题
如图所示，长L=75 cm的静止竖直筒中有一不计大小的小球，筒与球的总质量为4 kg，现对筒施加一大小为21 N、竖直向下的恒力，使筒竖直向下运动，经t=0.5 s时间，小球恰好位于筒口，求小球的质量。
答案
解：设筒与球的总质量为M，小球的质量为m
筒在重力及恒力F的共同作用下竖直向下做初速度为零的匀加速运动，设加速度为a；小球做自由落体运动，设在时间t内小球与筒的位移分别为h1和h2，如图所示（小球视为质点）
对小球：
对筒：
而h2-h1=L
代入数据求得a=16 m/s2
对筒，由牛顿第二定律得：F+(M-m)g=(M-m)a
代入数据得m=0.5 kg