问题 问答题

如图所示,打桩机锤头质量为M,从距桩顶h高处自由下落,打在质量为m的木桩上,且在极短时间内便随桩一起向下运动,使得木桩深入泥土的距离为S,那么在木桩下陷过程中泥土对木桩的平均阻力是多少?

答案

根据题意打木桩问题可分为三个过程:

其一:锤头自由下落运动过程,设锤刚与木桩接

触的速度为V0,则据机械能守恒定律得:

Mgh=

1
2
M
V20
,所以V0=
2gh

其二:锤与木桩的碰撞过程,由于作用时间极短,

内力远大于外力,动量守恒,设碰后的共同速度为V,

据动量守恒定律可得:

MV0=(M+m)V,所以V=

MV0
M+m

其三:锤与桩一起向下做减速运动过程,设在木桩下陷过程中泥土对木桩的平均阻力为f,由动能定理可得:

(M+m)gS-fS=0-

1
2
(M+m)V2,所以f=(M+m)g+
M2gh
(M+m)S

故在木桩下陷过程中泥土对木桩的平均阻力是(M+m)g+

M2gh
(M+m)S

选择题
单项选择题