设重力为G,摩擦力为f,上升高度为h,初速v0,返回原点时速度v,质量为m.
则对于整个过程,由动能定理,动能的减少等于摩擦力作功:
mv0^2/2-mv^2/2=2fh
对于上升过程,由动能定理:
(G+f)h=mv0^2/2
由上两式消去h并化简得v0^2/v^2=(G+f)/(G-f)
即(G+f)/(G-f)=k^2
G/f=(k^2+1)/(k^2-1)
设高度为h
上升过程(mg-f)h=(kV0)²m/2 ①
下降过程(mg+f)h=V0²m/2 ②
①+②得
2mgh=V0²(k²+1)m/2
得h=V0²(k²+1)/4g ③
③带入① 得(mg-f)(k²+1)V0²/4g=(kV0)²m/2
得(=k²-1)mg=f(k²+1) G/f=(k²+1)/(k²-1)
设 G:F = n:1
则物体上升时加速度 a1=(1+1/n)g
物体下落时加速度 a2=(1-1/n)g
设初速度为 v1,下落到抛出点时的速度为v2,上升高度为s,
则 (v1)² =2(a1)s
(v2)² =2(a2)s
所以(v1:v2)²=a1:a2= (1+1/n):(1-1/n)=(n+1):(n-1)
题目中已经给出v1:v2=k:1
所以有 (n+1):(n-1)=k²:1
即可求出 n=(k²+1)/(k²-1)
G/K