Question

由高压水枪中竖直向上喷出的水柱，将一个质量为m的小铁盒开口向下倒置在空中，如下图所示．已知水(密度ρ已知)以恒定速率v₀从横截面积为S的水枪中持续喷出，向上运动并冲击小铁盒后，以不变的速率竖直返回，求稳定状态下小铁盒距水枪口的高度．

Answer 1

答案：
解析：

以Δt时间内与铁盘发生作用的水为研究对象：这些水的质量跟Δt时间内从枪口喷出的水的质量相同，               Δm＝Sv0Δtρ 这些水与铁盒作用时的速度为v，动量变化为            Δp＝2Δmv＝2ρSvv0Δt， 这些水对铁盒的反作用力            F＝＝2ρSvv0 由于铁盒处于平衡状态，则：             F＝mg， 由此可得             v＝， 又由机械能守恒可知小铁盒距水枪口的高度              h＝， 将上式代入该式得：h＝