Question

5．一质量为M=2kg的铁锤从距地面h=3.2m处自由下落，恰好落在地面上的一个质量为m=6kg的木桩上，随即与木桩一起向下运动，经时间t=0.1s停止运动．求木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小．
（铁锤的横截面小于木桩的横截面，木桩露出地面部分的长度忽略不计）．

Answer 1

分析 由自由落体运动规律求出重锤与木桩接触时的速度，重锤击中木桩过程系统动量守恒，由动量守恒定律求出它们的共同速度，然后由动能定理求出平均作用力．

解答 解：M下落的过程中机械能守恒，得：$v=\sqrt{2gh}=\sqrt{2×10×3.2}$m/s=8m/s
M、m碰撞的过程中可以看做动量守恒，选取向下为正方向，则：
Mv=（M+m）v′
v′=2m/s
木桩向下运动，由动量定理（规定向下为正方向）
[（M+m）g-f]△t=0-（M+m）v′
代入数据得：f=240N
答：木桩向下运动时受到地面的平均阻力大小是240N

点评 本题考查了求阻力，分析清楚物体运动过程是正确解题的前提与关键，应用自由落体运动规律、动量守恒定律、动能定理即可正确解题．