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质量为m=1.0kg的小球从20m高处自由下落到水平地面上,反弹后上升的最大高度为5.0m,小球与地面接触的时间为0.1s.求在接触时间内,小球受到地面的平均作用力多大?

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质量为m=1.0kg的小球从20m高处自由下落到水平地面上,反弹后上升的最大高度为5.0m,小球与地面接触的时间为0.1s.求在接触时间内,小球受到地面的平均作用力多大?
▼优质解答
答案和解析
在小球与地面接触的时间内应用动量定理
下落时,由v12-0=2gh1
触地前小球向下速度的大小为:v1=
2gh1
=20m/s  ①
反弹后上升时,由0-v22=-2gh2,得
触地后小球向上反弹的速度大小为:v2=
2gh2
=10m/s  ②
在球与地面接触的时间△t=0.1s内,小球受力如图示:
取向上为正方向,由动量定理,得
(N-mg)△t=mv2-m(-v1)       ③
则N=310N                     ④
即地面对小球的作用力为310N,方向向上
答:在接触时间内,小球受到地面的平均作用力为310N,方向向上.