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如图所示,一个厚度不计的圆环A,紧套在长度为L的圆柱体B的上端,A、B两者的质量均为m,A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同,其大小为kmg(k>1).B在离地H高处由静止开始落下,触地后能竖直向上弹起,触地时间极短,且无动能损失,B与地碰撞若干次后A与B分离.求:

(1)B与地第一次碰撞后,经多长时间A与B达到相同的速度;
(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度是多少.
人气:351 ℃ 时间:2020-03-29 22:28:39
解答
物体A、B一起下落H过程,机械能守恒得:
2mgH=
1
2
×2mv2

解得v=
2gH

对B来说碰撞后以速度v向上作匀减速运动,其加速度aB
由牛顿第二定律,得
mg+kmg=maB
得                
aB=(k+1)g
对A来说碰撞后的加速度aA
由kmg-mg=maA
得                
aA=(k-1)g方向竖直向上.
当A、B速度相等时,两者相对静止.
设经时间t后,两者速度相等,有
v-aAt=-(v-aBt)
解得
t=
1
k
2H
g

B下端离地面的高度为
H′1=vt−
1
2
 aB t2
H(k−1)
k2

即B与地第一次碰撞后,当A与B刚相对静止时,B下端离地面的高度为
H(k−1)
k2

答:(1)B与地第一次碰撞后,经
1
k
2H
g
时间A与B达到相同的速度;
(2)当A与B第一次达到相同速度时,B下端离地面的高度是
H(k−1)
k2
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