某缓冲装置的理想模型如图所示,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为f.轻杆向右移动不超过L时,装置可安全工作。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。一质量为m的小车若以速度v撞击弹簧,将导致轻杆向右移动。
(1)若弹簧的劲度系数为k,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量x
(2)若以速度v0(已知)撞击,将导致轻杆右移,求小车与弹簧分离时速度(k未知)
(3)在(2)问情景下,求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度vm(k未知)