如图所示,质量为M=0.4kg的铁板固定在一根轻弹簧上方,铁板的上表面保持水平.弹簧的下端固定在水平面上,系统处于静止状态.在铁板中心的正上方有一个质量为m=0.1kg的木块,从离铁板上表面高h=0.8m处自由下落.木块撞到铁板上以后不再分离,两者一起开始做简谐运动.木块撞到铁板上共同下降x
1=2.0cm后,它们的共同速度第一次达到最大值.又继续下降x
2=8.0cm后,它们的共同速度第一次减小为零.空气阻力忽略不计,g=10m/s
2.求:
(1)若弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,比例系数叫做弹簧的劲度系数,用k表示.求本题中弹簧的劲度系数k.
(2)木块和铁板碰撞后瞬间具有的共同速度为多少?
(3)从木块和铁板共同开始向下运动到它们的共同速度第一次减小到零过程中,弹簧的弹性势能增加了多少?
(4)在此后的振动过程中,铁板对木块的弹力的最小值N是多少(提示:简谐运动具有对称性,其振幅最大位置具有的加速度大小相等、方向相反)?