Question

【题目】某同学研究重物与地面撞击的过程，利用传感器记录重物与地面的接触时间。他让质量为M=9kg的重物（包括传感器）从高H=0.45m自由下落撞击地面，重物反弹高度h=0.20m，重物与地面接触时间t=0.1s。若重物与地面的形变很小，可忽略不计。求此过程中：

(1)重物刚要撞击地面瞬间速度大小；

(2)重物受到地面的平均冲击力；

(3)重物与地面撞击过程中损失的机械能。

Answer 1

【答案】(1)3m/s；(2)540N；(3)22.5J

【解析】

(1)重物自由下落，设落地瞬间速度为大小v1，则根据自由落体运动公式有

代入数据可得

v1=3m/s

方向竖直向下。

(2)设反弹的速度大小为v2，则有

代入数据可得

v2=2m/s

速度方向竖直向上；规定向上为正方向，则由动量定理可得

代入数据有

解得

F=540N

(3)根据能量守恒可知，损失的机械能为

代入数据可得