如图所示为一个工件传送装置的部分示意图。水平半圆弧轨道与长为L=0.8m的水平直轨道平滑连接,AB是半圆直径的两个端点,中间为转动拨杆,可对工件提供大小恒为F=1N的外力。工件甲静止于半圆轨道的A端随后在拨杆的作用下做半径为r=0.3m的圆周运动,到B端时脱离拨杆,此后沿着直轨道运动,并与位于直轨道末端的工件乙碰撞后结合为一个整体。已知两工件的质量均为M=0.1kg,工件与水平轨道间的动摩擦因数均为μ=0.5,其余摩擦均不计,两工件可看作质点,取π≈3,g=10m/s
2。
(1)求工件甲在直轨道上的运动时间;
(2)求工件甲与工件乙碰撞过程中产生的内能;
(3)若拨杆对工件的恒力F大小可以调节,求工件甲与工件乙碰撞过程中产生的内能不超过0.5J时,恒力F的调节范围(结果可用分式表示)。