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 )]