Question

柴油打樁機的重錘由氣缸、活塞等若干部件組成，氣缸與活塞間有柴油與空氣的混合物，在重錘與樁碰撞的過程中，通過壓縮使混合物燃燒，產生高溫高壓氣體，從而使樁向下運動，錘向上運動.現把柴油打樁機和打樁過程簡化如下：

柴油打樁機重錘的質量為m，錘在樁帽以上高度為h處（如圖16-3-10a）從靜止開始沿豎直軌道自由落下，打在質量為M（包括樁帽）的鋼筋混凝土樁子上.同時，柴油燃燒，產生猛烈推力，錘和樁分離，這一過程的時間極短.隨后，樁在泥土中向下移動一距離l.已知錘反跳后到達最高點時，錘與已停下的樁帽之間的距離也為h（如圖16-3-10b）.已知m=1.0×10³ kg，M=2.0×10³ kg，h=2.0 m，l=0.20 m，重力加速度g=10 m/s²，混合物的質量不計.設樁向下移動的過程中泥土對樁的作用力F是恒力，求此力的大小.

圖16-3-10

Answer 1

解析：錘自由下落，碰樁前速度v₁向下，v₁=　　　　　　　　　　　　　 ①

碰后，已知錘上升高度為（h-l），故剛碰后向上的速度為v₂= 　　　　　　②

設碰后樁的速度為V，方向向下，由動量守恒，mv₁=MV-mv₂ ③

樁下降的過程中，根據功能關系，+Mgl=Fl　　　　　　　　　　　　　　　 ④

由①②③④式得F=Mg+　　　　　　　　　　　　　 ⑤

代入數值，得F=2.1×10⁵ N.

答案：2.1×10⁵ N