加速度a=kv+b,知道末速度,求位移和時間?


由題意, frac{
m d}{{
m d}t}vleft(t
ight)=kcdot vleft(t
ight)+b 。這是一個簡單的一階線性常微分方程,容易解得 vleft(t
ight)=Ccdot{
m e}^{kt}-frac{b}{k} 。已知 vleft(t_0
ight)=v_0 ,代入得 C=frac{v_0+frac{b}{k}}{{
m e}^{kt_0}} ,即 vleft(t
ight)=left(v_0+frac{b}{k}
ight){
m e}^{kleft(t-t_0
ight)}-frac{b}{k} 。故位移為 r=int_0^{t_0}vleft(t
ight){
m d}t=frac{1}{k}left(-left(v_0+frac{b}{k}
ight){
m e}^{-kt_0}+v_0-bt_0+frac{b}{k}
ight)

——————————————————————————————————————

@Neo Li 提出的問題其實我覺得看個人的解題習慣,有的人對於條件不完全的題目會表示「這題條件都沒給全啊做個球啊」,有的人則會自己補上一些條件給出這種情況下題目的解(我個人更欣賞這種方法,畢竟這大概是我科傳統╮(╯▽╰)╭丁澤軍的計算物理卷子就素來以「條件不一定全也不一定都有用,答案不一定有也不一定只有一個」著稱啊),並且每個人習慣補的條件都是不一樣的。

Neo Li同學補的是初始條件 rleft(0
ight)=0vleft(0
ight)=0 ,他認為這是奧賽國家隊隊員和物理phd的common sense,很抱歉我物競沒進國家隊,也不是phd,只是一個垃圾的天文系本科生罷了,所以我大概並沒有share這個common sense,考慮到題目給出了末速度,我就取了末時間 t_0 為已知量,並給出了這種情形下的答案。

當然,也怪我沒有說清楚……

見仁見智吧


截至目前為什麼很多人(包括最高票答案@白書旭 )知道解微分方程,卻不知道好好審題?

這道題的已知條件是末速度,但末時間是未知的,實際上末時間是問題待求的量之一。

最終的答案的表達式只可以含有k, b,v_f(末速度)

本題隱含的初始條件是當t=0時,v=0,s=0。(如果你要問「憑什麼這麼認為初始條件?」,因為這是題做多了之後的合理的sense,你去問任何一個奧賽國家隊隊員或者物理phd,都會這麼假設。)

這就可以按照速度加速度的關係式給出之後任意時間的運動狀態。當給出末速度時,就可求得末時間和末位移。

最終的末位移s_f的表達式比較冗長,就沒寫出來了。直接將上面的t_f的表達式代入s_f即可。


」高三畢業一個多月了,不知道題型自己能否記得那麼清楚。。

(忽略掉那些修正帶。。我記混了。。)

題主應該這種題做的比較多歸納出來的,這種行為值得肯定!

你們老師應該講過,這種阻力為f=kv形式的其實永遠也達不到最大速度。通過這個指數形式的函數表達式,你應該很容易就能理解了。

嗯,就這樣。(∩△∩)

(等等,我似乎忘了求位移。。不過無所謂,這個積分挺簡單的。。不求了。。 )

剛剛一群人說不知道末時刻,我表示很糾結。。這大概就是為什麼我高考物理爆炸的原因吧。 。。(?_?)

剛剛又想了想,其實這個t0是相對的,因為t0這一項只存在於指數的一項。所以理論上我可以求出t0前或t0後到任意一段時間的速度和位移。說實話只是初始時刻選取不同罷了。。

(其實就是我看錯題後的自我安慰。。)


雖然已經有人答了,我還是來扔一個回答吧

但願沒有錯~


看了幾個回答以及我很想知道。。

你們高中就學微分方程了嗎。。

我學了大物才知道這種題這麼做。。

教育水平低真的傷不起。。(難受。。)


正常回答,我只能說無唯一解,因為缺少邊際條件,很多人不好好閱讀題目,題目里的已知條件是末速度和加速度方程,把末時間當做已知條件的都是0分,以高考水準,亂加邊際條件都是0分,以現在武漢的高三水平,解法如如下:


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