一道大学物理一船,直线行关发动机,受水阻力,阻力产生加速度与船速平方成正比,关发动机时速v0,10秒后V0/21)关发动

1个回答

  • 已知:初速是V0,t1=10秒,V1=V0 / 2 ,阻力产生的加速度大小 a=K * V^2 (K是比例系数)

    求:1)关发动机后经时间 t 的位移 X ;2)关发动机后运动 X 距离时的速度 V .

    1)由题意 得 a=K * V^2 (系数K未知)

    而 a=dV / dt ,即 dV / dt=K * V^2

    dV / V^2=K dt

    两边同时积分,得

    -1 / V=K * t+C1  ,C1是积分常数

    由初始条件:t=0时 ,V=V0 得 C1=-1 / V0

    -1 / V=K * t+(-1 / V0)

    得 V=V0 /(1-K* V0 * t)

    由于关发动机后经时间 10 秒时速度是 V0 / 2 ,所以

    V0 / 2=V0 /(1-K* V0 * 10)   (各量单位均以Si 制单位处理)

    那么 K=-1 /(10* V0)

    得 V=10 * V0 /(10+t)=V0 /(1+0.1 * t) ----------速度 V 与时间 t 的关系

    又由 V=dX / dt 得

    dX / dt=10 * V0 /(10+t)

    dX=[10 * V0 /(10+t)] dt

    所以 X=∫ [10 * V0 /(10+t)] dt=10 * V0 * ln( 10+t )+C2 ,C2是积分常数

    由初始条件:t=0时,X=0 得 C2=-10 * V0 * ln10

    所以 X=10 * V0 * ln(1+0.1 * t) ------位移 X 与时间 t 的关系

    2)从上一问得到的结果 X=10 * V0 * ln(1+0.1 * t)以及 V=V0 /(1+0.1 * t)可得

    X=10 * V0 * ln(V0 / V)

    所以船在关闭发动机后运动距离为 X 时的速度是 V=V0 * e^[-X / (10* V0 )]