题目内容

7.鸡蛋要不被摔坏,直接撞击地面的速度最大不能超过1.5m/s.现有一位学生设计了如图所示的一个装置来保护鸡蛋,用A、B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋,鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离s=0.45m,A、B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍,现将该装置从距地面某一高度处自由下落,装置碰地后速度为0,且保持竖直不反弹,不计装置与地面作用时间.(g=10m/s2)求:刚开始装置的末端离地面的最大高度H.

分析 分别对下落H过程和下落s过程运用动能定理,求出装置离地的最大高度,也可以对全过程运用动能定理进行求解.

解答 解:法1:分阶段:
设装置落地瞬间速度为v1,鸡蛋着地瞬间速度为 v2=1.5m/s,则从装置开始下落到着地过程,对鸡蛋应用动能定理有:
  mgH=$\frac{1}{2}$mv12
在装置着地到鸡蛋撞地过程,对鸡蛋应用动能定理有:
   mgs-2Ffs=$\frac{1}{2}$mv22-$\frac{1}{2}$mv12,其中Ff=5mg,
代入相关数据解得:H=4.16m.
法2:全过程:
从装置开始下落到鸡蛋撞地全过程,对鸡蛋应用动能定理有:
  mg(H+s)-2Ffs=$\frac{1}{2}$mv22-0,代入数据解得:H=4.16m.
答:刚开始装置的末端离地面的最大高度H是4.16m.

点评 运用动能定理解题,关键是合适地选择研究的过程,列出动能定理的表达式进行求解.

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