设一铁链悬在钉子上,一端离钉子8M,一端离钉子12M,忽略摩擦力,求铁链滑离钉子的时间

1个回答

  • 设滑落X距离,根据牛顿第二定律:

    ma={[(12+X)-(8-X)]/(12+8)}*mg

    其中,a=dX^2/d^2t

    上述方程,约去m后为

    a={[(12+X)-(8-X)]/(12+8)}*g

    这是X的微分方程,而且是二阶的

    得到:X=10a/g -2

    代入a的微分式

    (X+2)g=10(dX^2/d^2t)

    dX^2/d^2t很麻烦,令p=dX/dt则dX^2/d^2t=dp/dt=(dp/dX)*(dX/dt)=dp/dX*p

    于是方程替换为(X+2)g=10dp/dX*p

    (X+2)g*dX=10dp*p

    积分,(1/2X^2+2X)*g=5p^2

    p换回dX/dt,得到

    squ[(1/2X^2+2X)*g/5]=p=dX/dt,注意,squ[...]表示开根号

    也就是dt=1/squ[]*dX

    再积分就是结果.

    为简化g取10,

    结果,ln(2X+4+2根号下[X^2+4X])+c=t

    令X=0,t=0得到2ln2+c=0,c=-2ln2.

    代入X=8得到t=ln(20+16根号6)-2ln2

    好像思路对,结果似乎不对呢