问题
计算题
如图所示，长L=75cm的静止直筒中有一不计大小的小球，筒与球的总质量为4千克，现对筒施加一竖直向下、大小为21牛的恒力，使筒竖直向下运动，经t=0.5秒时间，小球恰好跃出筒口。求：小球的质量。（取g=10m/s2）
答案
解：设筒与小球的总质量为M，小球的质量为m，筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速为零的匀加速运动，设加速度为a；小球做自由落体运动。设在时间t内，筒与小球的位移分别为h1、h2（球可视为质点），如图所示：
由运动学公式得：
，
又有：L=h1－h2
代入数据解得：a=16m/s2
又因为筒受到重力(M－m)g和向下作用力F，据牛顿第二定律：F+(M－m)g=(M－m)a
得：