Question

18．汽锤质量m=60kg，从1.2m高处自由落下，汽锤与地面相碰时间为△t=0.1s，碰后汽锤速度为零，不计空气阻力．求汽锤与地面相碰时，地面受到的平均作用力．

Answer 1

分析 根据自由落体和竖直上抛规律，由速度和位移公式可求得速度；对碰撞过程根据动量定理可求得平均作用力的大小．

解答 解：选择汽锤为研究对象，设汽锤落地是速度为v，则有：v²=2gh
汽锤与地面相碰时，受力如图所示，选取向上为正方向，由动量定理得：
（F_N-mg）△t=0-（-mv）
联立得：${F}_{N}=mg+\frac{m\sqrt{2gh}}{△t}$
代入数据得：F_N=3498N
根据牛顿第三定律可知，地面受到的平均作用力大小为3498N，方向竖直向下．
答：汽锤与地面相碰时，地面受到的平均作用力是3498N．

点评 本题考查动量定理的应用，要注意明确动量定理应用中的方向性，应先设定正方向．