设有一质量为m的物体,在空中由静止开始下落,如果空气阻力为R=kv,其中k>0,v为物体的速度,求物体下落的s与t的函数关系
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/11/05 17:34:13
设有一质量为m的物体,在空中由静止开始下落,如果空气阻力为R=kv,其中k>0,v为物体的速度,求物体下落的s与t的函数关系
设有一质量为m的物体,在空中由静止开始下落,如果空气阻力为R=kv,其中k>0,v为物体的速度,求物体下落的s与t
的函数关系
设有一质量为m的物体,在空中由静止开始下落,如果空气阻力为R=kv,其中k>0,v为物体的速度,求物体下落的s与t的函数关系
f =kv
由牛顿第二定律,得 mg-f=ma即 mg-kv=mdv/dt
整理后,得mdv/(mg-kv)=dt
两边积分,得 (-m/k)ln(mg-kv)=t+C₁(C₁为积分常数)
由初始条件:t=0时,v=0(从静止开始下落的),得 C₁=(-m/k)ln(mg)
所以,(-m/k)ln(mg-kv)=t+(-m/k)ln(mg)
即 t=(m/k)ln[mg/(mg-kv)]
得 v=(mg/k)×{1-e^[-(kt/m)]}
因为v=ds/dt,
所以s=∫ vdt=∫ (mg/k)×{1-e^[-(kt/m)]}dt
=(mg/k)t+(mg/k)×(m/k)×e^(-kt/m)+C₂(C₂为积分常数)
=(mg/k)t+(m²g/k²)×e^(-kt/m)+C₂
由初始条件:t=0时,s=0 得 C₂=-m²g/k²
所求的s与 t 的关系是 s=(mg/k)t+(m²g/k²)×e^(-kt/m)-m²g/k²
(mg-kv)=ma
v=at
s=1/2at^2
联立解得s=1/2(mg/(m+kt))t^2
是要求s和t的关系还是分别求s和t?要是分别求的话条件不足吧
牛顿第二定律:mg-kv=ma,即mg-k*s'=ms"(s"、s'分别是s的二阶导数和一阶导数)
s(t)=gmt/k-C(1)*(m/k)*exp(-kt/m)+C(2)
t=0时,s(0)=-c(1)*(m/k)+C(2)=0
t=0时,v(0)=gm/k+C(1)=0,即C(1)=-gm/k,则C(2)=C(1)*m/k