1樓:Qian
啊,原諒我這個對量綱有點強迫症的小朋友吧……雖然兩位已經答得很好,但我還是給乙個一般性的解好了:
設初態物體位於座標,初速,則有動力學方程
即兩邊自 0 時刻起積分,得
整理並將代入得
兩邊自 0 時刻起積分,得
整理得特別地,僅保留數值,並取,即得到。
————————
題外話:
Richard Yan (抱歉沒在 @ 名單裡找到)提到希望找到乙個電子學模型……電子學我不了解,但 RC 、RL 迴路都符合這個模型。比如考慮乙個電壓源、乙個理想電阻和乙個理想電容的串聯,自接通起:
所以可以模擬上面的動力學模型,不過是加上了乙個沿速度方向的恒力。為了模型簡單,我們取初態為電容無電荷、迴路剛剛接通,那麼電容上電荷表示式是(推導過程略):
將模擬,模擬恒力與質量之比,發現恒力的作用效果是讓物體最終狀態達到勻速直線運動——如果列運動學方程計算應該會得到這個結果。
而 RL 迴路呢,假設將電容換成理想電感,那麼
即對時間再次積分得到通過電路的總電荷量
這次,要模擬距離,而模擬速度的則是,電壓仍然模擬力。
這兩個模型都有運動學對應。事實上,當 R 、L 、C 和 U 放到一起的時候就形成了可以模擬彈簧振子受恆外力阻尼振盪的 RLC 振盪電路;如果把 U 改成交流電( F 為強迫振動的外力)那麼電路就會最終達到穩定振盪;對應地,振子則會作受迫振動。這種情況下微分方程形式是二階。
2樓:政委大人
在此感謝@Richard Yan 的完美補充,在下文答案最後取0到Δt的定積分,最終答案是x=1-e∧(-t)
以下為原答案
強答一波。
v0=1
F=-v
m=1可得微分方程dv/dt=-v
分離變數,得dv/v=-dt
兩端積分∫dv/v=-∫dt→lnv=-t+lnC→v=Ce∧(-t)
帶入v0=1,t=0得C=1
x=∫vdt=-e∧(-t)
Quod Erat Demonstrandum@扶她軍團長 我做的應該沒錯吧( . )
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