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用微积分解物理题

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用微积分解物理题

质量为10kg的物体在变力F=98(1-t)(F的单位为N)的作用下运动。设物体的初速度为v。=20cm/s,且力的方向与速度的方向相同,问经过多少秒后物体停止运动?停止前走了多少路程?
答案:t=2.02s,s=6.92m

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    2011-12-05 22:18:33
  •   质量为10kg的物体在变力F=98(1-t)(F的单位为N)的作用下运动。设物体的初速度为v。=20cm/s,且力的方向与速度的方向相同,问经过多少秒后物体停止运动?停止前走了多少路程? 
    答案:t=2。02s,s=6。92m
    由牛顿第二定律知,物体在任意t时刻的加速度为:
    a=F/m=98(1-t)/10=9。
      8(1-t)(m/s^2) 在时间t→t+△t(△t→0,此时可以认为是匀变速直线运动)内考虑:由Vt=Vo+at得到: Vt=Vo+9。8(1-t)*△t 当物体停止时,Vt=0 即有,0=0。2+∫9。8(1-t)dt ===> 9。
      8*[t-(1/2)t^2]=-0。2 ===> t-(1/2)t^2=-0。2/9。8=-1/49 ===> t^2-2t=2/49 ===> (t-1)^2=1+(2/49)=51/49 ===> t=√(51/49)+1≈2。02s 同样地,在t→t+△t【△t→0,可以看做是以速度Vt的匀速直线运动】时间内,△S=Vt*△t=(Vo+at)*△t 所以,S=∫[0。
      2+9。8(1-t)t]dt =(0。2t+4。9t^2-(4。9/3)t^3)| ≈6。93m。

    T***

    2011-12-05 22:18:33

  • 2011-12-05 22:00:16
  • 0=v-∫adt
    0=0.2m/s-∫(F/m)dt
    0=0.2-∫9.8(1-t)dt
    0=0.2-[9.8*t-4.9*t*t]
    即-4.9t*t + 9.8t +0.2 =0
    得t=2.02s
    注∫代表从时间0到t积分
    s(t)=∫vdt
    s(t)=∫(0.2m/s-a*t)dt
    s(t)=∫[0.2-(F/m)*t]dt
    s(t)=∫{0.2-[98(1-t)/10]*t}dt
    s(t)=∫(9.8*t*t-9.8*t+0.2)dt
    s(t)=(1/3)*9.8*t3  -  0.5*9.8*t2  +0.2*t
    s(2秒)=6.93米
    s(2.02秒)=7.33米(近似)

    1***

    2011-12-05 22:00:16

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