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从水平地面上以初速度v0把小球竖直向上抛出,若小球运动中所受空气阻力是其重力的0.6倍,每次接触地面后在极短的时间内以原速率反弹,重力加速度为g求:

 (1)小球从开始抛出到刚刚静止所通过的路程.

   (2)小球从开始抛出到刚刚静止所经历的时间.

   (提示:若0q1,当n无穷大时,取qn=0)

  

答案

 解析:(1)小球最后静止在水平地面上,在整个运动过程中,空气阻力做功使其机械能减少,设小球从开始抛出到最后静止所通过的路程S,有 fs=mv02/2       已知 f 0.6mg    代入算得: s=  5 v02/(6g)                

    (2)第一次上升和下降:设上升的加速度为a11.上升所用的时间为t11,上升的最大高度为h1;下降的加速度为a12,下降所用时间为t12

    上升阶段:Fmg1.6 mg

    由牛顿第二定律:a11 1.6g           

    根据:vtv0a11t11  vt0

    得:v0l.6gt11 所以t11 5 v0/(8g)              

    下降阶段:a12=(mg-f)/m= 0.4g          

    h1= a11t112/2   h2= a12t122/2      得:t122t115 v0/(4g)          

    所以上升和下降所用的总时间为:T1t11t123t11  15 v0/(8g)        

    第二次上升和下降,以后每次上升的加速度都为a11,下降的加速度都为a12;设上升的初速度为v2,上升的最大高度为h2,上升所用时间为t21,下降所用时间为t22

    v22=2a12h1  v02=2a11h1            v2 v0/2           

    上升阶段v2a11t21     t21= v2/ a11=  5 v0/(16g)       

    下降阶段    h2= a11t212/2   h2= a12t222/2        t222t21       

 所以第二次上升和下降所用总时间为T2t21t223t2115 v0/(16g)= T1/2    

    第三次上升和下降,设上升的初速度为v3,上升的最大高度为h3,上升所用时间为t31,下降所用时间为t32

     v32=2a11h   v22=2a12h           v3 v2/2  = v0/4

    上升阶段v3a11t3lt31 5 v0/(32g)    

    下降阶段 h3= a11t312/2       h3= a12t322/2            t322t31    

    所以第三次上升和下降所用的总时间为T3t31t323t3115 v0/(32g)= T1/4       

    同理,第n次上升和下降所用的总时间为: Tn        

    所以,从抛出到落地所用总时间为: T=15 v0/(4g)

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