Question

鐵錘質量為M，從高H的地方自由下落，打擊質量為m的木樁，木樁受土層的平均阻力為F，每次打擊后鐵錘與木樁一起下落.每次能把木樁打入的深度為____________.

Answer 1

h=

解析:

鐵錘下落H過程中機械能守恒，可求出鐵錘打擊木樁前的瞬間速度.

鐵錘與木樁碰后一起向下運動，屬于完全非彈性碰撞，系統機械能明顯不守恒，考慮到打擊過程中系統所受重力（M+m）g一定小于土層阻力F（若不然鐵錘輕放到木樁上即能壓到土層中）.系統豎直方向所受合外力也不為零，動量不守恒，但因為碰撞時間極短，碰撞沖力遠大于合外力，可近似認為系統豎直方向上動量守恒.

下落過程中機械能守恒mgH=mv₀²                                              ①

碰撞時動量守恒mv₀=(m+M)v₁                                                   ②

鐵錘與木樁一起下落過程中應用動能定理得(M+m)v₁²=［F-(M+m)g］h              ③

解①②③式可得

每次打入深度h=.