打樁機是基建常用工具。某種簡易打樁機模型如圖所示,重物A、B和C通過不可伸長的輕質長繩跨過兩個光滑的等高小定滑輪連接,C與滑輪等高(圖中實線位置)時,C到兩定滑輪的距離均為L。重物A和B的質量均為m,系統(tǒng)可以在如圖虛線位置保持靜止,此時連接C的繩與水平方向的夾角為60°。某次打樁時,用外力將C拉到圖中實線位置,然后由靜止釋放。設C的下落速度為3gL5時,與正下方質量為2m的靜止樁D正碰,碰撞時間極短,碰撞后C的速度為零,D豎直向下運動L10距離后靜止(不考慮C、D再次相碰)。A、B、C、D均可視為質點。
(1)求C的質量;
(2)若D在運動過程中受到的阻力F可視為恒力,求F的大小;
(3)撤掉樁D,將C再次拉到圖中實線位置,然后由靜止釋放,求A、B、C的總動能最大時C的動能。
3
g
L
5
L
10
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【解答】
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