问题
问答题
在高为H处,一小物体由静止开始下落的同时,在其正下方地面上将一石块竖直上抛,发现下落物体和石块在空中相撞时,石块已经开始下落,求上抛石块的初速度的大小可能是多大?
答案
设上抛石块的初速度为v0,若v0越大,则两物相撞的位置越高,v0越小,相撞的位置越低,则石块在接近地面时被下落物体追上并相撞时,上抛石块的初速为最小值。
设此速度为v1,则上抛物体从抛出到落地时间刚好和下落物体下落所用时间相同,则:
上抛石块落回地面用时为t1,则:
让h=0,即石块刚好落地:,
因题设知,石块和物体相撞的最高处,恰好上升到最高处,其速度刚好为零,则物体下落高度为h1,石块上升高度为h2,初速为v2
,
,
,得
①
石块上升到最高处和下落物体相撞,则末速,得
,
②
①②联立解得 ,
则上抛石块的初速度大小必须满足下式: