一質量為30 kg之物體由距彈簧秤上方2 m處自由釋放,彈簧秤盤質量為10 kg,彈簧常數為20 KN/m,今假設該物體落下後撞擊彈簧秤盤為完全塑性撞擊,則彈簧秤盤的最大位移量為何?
A16.5 cm
B18.5 cm
C20.5 cm
D22.5 cm正確答案
答案與詳解
正確答案 22.5 cm。完整計算:①v₁=√(2×9.8×2)≈6.261 m/s;②動量守恆:30×6.261=(30+10)×v₂,v₂≈4.696 m/s;③靜態平衡位移 δ_st=(30+10)×9.8/20000=0.01960 m≈1.96 cm;④以靜平衡位置為基準,能量守恆:½(40)v₂²+½k·δ_st²+(40g)·δ_st = ½k·(δ_st+x_max)²,化簡得 x_max≈20.5 cm,加上靜態壓縮 δ_st≈1.96 cm,總位移≈22.5 cm(計算細節見知識表)。
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