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柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成,气缸与活塞间有柴油与空气的混合物.在...

柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成,气缸与活塞间有柴油与空气的混合物.在重锤与桩碰撞的过程中,通过压缩使混合物燃烧,产生高温高压气体,从而使桩向下运动,锤向上运动.现把柴油打桩机和打桩过程简化如下:
柴油打桩机重锤的质量为m,锤在桩帽以上高度为h处(如图1)从静止开始沿竖直轨道自由落下,打在质量为M(包括桩帽)的钢筋混凝土桩子上.同时,柴油燃烧,产生猛烈推力,锤和桩分离,这一过程的时间极短.随后,桩在泥土中向下移动一距离l.已知锤反跳后到达最高点时,锤与已停下的桩幅之间的距离也为h(如图2).已知m=1.0×103kg,M=2.0×103kg,h=2.0m,l=0.20m,重力加速度g=10m/s2,混合物的质量不计.设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力,求此力的大小.

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锤在空中做自由落体运动,在桩碰撞时动量守恒;碰后重锤向上做匀减速运动,由运动学公式可求得重锤上升的速度;由动量守恒可求得桩下降的速度;再由动量守恒可求得阻力F. 【解析】 锤自由下落,碰桩前速度v1向下,-----① 碰后,已知锤上升高度为(h-l),故刚碰后向上的速度为    ------② 设碰后桩的速度为V,方向向下,由动量守恒,mv1=MV-mv2----------③ 桩下降的过程中,根据动能定理,---------④ 联立①②③④各式可得 ; 泥土对桩的作用力F为2.1×105N.
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考点分析:
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A.W1=0,W2≠0
B.W1=0,W2=0
C.W1≠0,W2=0
D.W1≠0,W2≠0
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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