Question

如圖所示，打樁機錘頭質量為M，從距樁頂h高處自由下落，打在質量為m的木樁上，且在極短時間內便隨樁一起向下運動，使得木樁深入泥土的距離為S，那么在木樁下陷過程中泥土對木樁的平均阻力是多少？

Answer 1

分析：這是一道聯系實際的試題．許多同學對打木樁問題的過程沒有弄清楚，加上又不理解“作用時間極短”的含意而釀成錯誤，打樁問題應分三個過程分別討論，見解答．

解答：解：根據題意打木樁問題可分為三個過程：
其一：錘頭自由下落運動過程，設錘剛與木樁接
觸的速度為V₀，則據機械能守恒定律得：
Mgh=

1

2

M

V

2 0

，所以V₀=

2gh

．
其二：錘與木樁的碰撞過程，由于作用時間極短，
內力遠大于外力，動量守恒，設碰后的共同速度為V，
據動量守恒定律可得：
MV₀=（M+m）V，所以V=

MV0

M+m

其三：錘與樁一起向下做減速運動過程，設在木樁下陷過程中泥土對木樁的平均阻力為f，由動能定理可得：
（M+m）gS-fS=0-

1

2

(M+m)V2，所以f=（M+m）g+

M2gh

(M+m)S

．
故在木樁下陷過程中泥土對木樁的平均阻力是（M+m）g+

M2gh

(M+m)S

．

點評：要注重對物理過程的分析，注意“極短時間”的含義；動能定理適合對質點研究，動量守恒定律適合對系統(tǒng)研究．