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运动学问题:如果加速度a是速度v的函数,如a=A-Bv无初速度,如何求位移S和速度v关系

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/11/05 20:39:19
运动学问题:如果加速度a是速度v的函数,如a=A-Bv无初速度,如何求位移S和速度v关系
不只要理论,也要过程讲解,没学过微积分的勿扰
“一石子从空中静止下落,因空气阻力,石子非自由落体下落,加速度a=A-Bv,其中A,B是常数,求石子速度和运动方程,”可能我说不清楚,这是原题,求大神指点
a=dv/dt=(dv/ds)(ds/dt)=vdv/ds【此步是关键变换】
因为a=A-Bv
所以vdv/ds=A-Bv
vdv/(A-Bv)=ds
(1/B)dv+(A/B)dv/(A-Bv)=ds
解这个微分方程得S=(1/B)-(A/B²)ln|AB-B²v|+C【这个高中可能不会】
初始条件为v0=0,a0=A
得C=A-(1/B)+(A/B²)lnAB
于是S=(1/B)-(A/B²)ln|AB-B²v|+A-(1/B)+(A/B²)lnAB
再问: 大神确定没错?为毛v=0时s不为0?
再答: v=0时a=A 我错了。我后面那步把a的初始条件当成S得初始条件去算去了 注意此题计算不能用时间t得积分即可。关于初始位移。我再看看 v0=0,a0=A。S0未知啊。题目没给,题给条件也无法确定。
再问: “一石子从空中静止下落,因空气阻力,石子非自由落体下落,加速度a=A-Bv,其中A,B是常数,求石子速度和运动方程,”可能我说不清楚,这是原题,求大神指点
再答: 这里可以设初始位置为0.选定坐标系。以往下运动为正方向 由物理事实可知,最终加速度a=0,即0=A-BVmax,即Vmax=A/B (1)这个问题是求速度与时间的关系 a=dV/dt=A-BV 此方程可得速度与时间的关系 dv/(A-BV)=dt d(A-BV)/A-BV)=-Bdt 解得ln(A-BV)=-Bt+C 初始条件为t0=0,V0=0,得C=lnA 于是A-BV=e^(-Bt+lnA) V=[A-A(e^-Bt)]/B,【显然满足Vmax=A/B,可用来检查结果】 (2)运动方程指的是位移与时间的关系。而你问的是位移与速度的关系。这两者不同的。 这个问题很常规,只是注意静止出发,且题目未给出初始高度。初始位移可以认为是0找出关系即可【以初始为止为原点,向下运动方向为正】 可以借助第一问 V=ds/dt=[A-A(e^-Bt)]/B【这样好算些】 (B/A)ds=[1-(e^-Bt)]dt。【这步是化简】 (B/A)s=t+(1/B)e^(-Bt)+C1 s0=0,t0=0,得C1=-1/B 于是s=(A/B)t-(A/B²)e^(-Bt)-(A/B²) ……………………………………………… 给个你的问法得题目 一个质点沿着直线BO向点O运动,以S表示质点与点O的距离。且速度v和S满足VS=1m²/s。 问当S=20m时,质点得加速度为多少?质点由S=40m到S=20m需要时间是多少?