如图所示,箱子a连同固定在箱子底部的竖直杆b的总质量M=10kg。箱子内部高度H=3.6m,杆长h=2.0m,杆的顶端为Q点。另有一内孔略大于直杆截面的铁环从箱子顶部P点以v0=4m/s的初速度落下,正好套在杆上沿杆运动,铁环第一次被箱子底部弹起后恰好能重新返回到P点,小铁环的质量为m=2kg。(不计铁环与箱底碰撞时的能量损失,g取10m/s2)
(1)求在沿杆运动的过程中,铁环受到的摩擦力f大小是多少?
(2)设铁环在t0=0时刻释放,t1时刻第一次到达Q点,t2时刻第一次到达杆底部,t3时刻第二次到达Q点,t4时刻恰好回到P点。请在图(b)给定的坐标中,画出0~t4时间内箱子对地面压力的变化图像;
(3)求从开始下落到最终停止在箱底,铁环运动的总路程s是多少?