如圖所示,箱子a連同固定在箱子底部的豎直桿b的總質(zhì)量M=10kg.箱子內(nèi)部高度H=3.6m,桿長(zhǎng)h=2.0m,桿的頂端為Q點(diǎn).另有一內(nèi)孔略大于直桿截面的鐵環(huán)從箱子頂部P點(diǎn)以v
0=4m/s的初速度落下,正好套在桿上沿桿運(yùn)動(dòng),鐵環(huán)第一次被箱子底部彈起后恰好能重新返回到P點(diǎn),小鐵環(huán)的質(zhì)量為m=2kg.(不計(jì)鐵環(huán)與箱底碰撞時(shí)的能量損失,g取10m/s
2)
(1)求在沿桿運(yùn)動(dòng)的過程中,鐵環(huán)受到的摩擦力f大小是多少?
(2)設(shè)鐵環(huán)在t
0=0時(shí)刻釋放,t
1時(shí)刻第一次到達(dá)Q點(diǎn),t
2時(shí)刻第一次到達(dá)桿底部,t
3時(shí)刻第二次到達(dá)Q點(diǎn),t
4時(shí)刻恰好回到P點(diǎn).請(qǐng)?jiān)趫D(b)給定的坐標(biāo)中,畫出0~t
4時(shí)間內(nèi)箱子對(duì)地面壓力的變化圖象;
(3)求從開始下落到最終停止在箱底,鐵環(huán)運(yùn)動(dòng)的總路程s是多少?