图甲是一台打桩机的简易模型,桩柱
B静止在水平地面,重锤
A在绳子拉力
F作用下从桩柱上端由静止上升,当重锤上升4.2m时,撤去拉力
F,重锤继续上升0.8m后自由下落,并与桩柱撞击,撞击后将桩柱打入地下一定深度。已知重锤的质量
m=42kg、桩柱的质量
M=168kg。重锤上升过程中其动能随上升高度的变化规律如图乙所示,重锤和桩柱撞击时间极短,滑轮离地足够高,不计空气阻力和滑轮的摩擦,重力加速度
g=10m/s
2。试求:
(1)重锤从最高点落回
B处的时间和速度大小;
(2)撤去拉力
F前,拉力
F做功的平均功率;
(3)若桩柱向下运动的过程中受到的阻力是重锤和桩柱总重量的1.5倍,求桩柱被打入地下的深度。
