作者zweisteine (圣人见微以知萌)
看板Physics
标题Re: [闲聊] 类似追乌龟的一个迷思
时间Mon Oct 11 21:39:17 2010
※ 引述《bychou (无聊人士)》之铭言:
: : 问题不是在这里,
: : 举个简单的例子,自由落体,v=√(2gx),并没有t在里面。
: : 但是即使在x=0,v=0,东西还是会继续往下掉。
: 错了噢 v=√(2gx) 含有t在里面哦,因为dv/dt=g 在任何时间都有值
: 所以就算某一瞬间 v = dx/dt = 0
: dv/dt = g 还是不会等於零 所以这时候 v 会继续变动 因此在後来的时间内
: dx/dt 又进入不是零的状态 之後就继续运动了
: (这时候就是慢慢开始加速)
: 所以我说 大部分的运动方程式 并不会是由互为全函数的v.x组成 如果真的是
: 那确实 v=0 → x=constant → v=0 forever
: 考虑如果 v = -x 这个方程式
: 若在某一时刻只要 x=0 此时 v=0 所以x就永久等於零了
: 所以我的结论是
: 若v.x 确实为彼此的全函数 那确实只要一停 就永远停
: 因为 v=0 对应到一个特定的x值 然後因为x不变动 v亦不变动 故 v=0 forver
: 但是 大部分的运动方程式中 v.x 并不是互为全函数的 都藏有t在里面
: 就像一开始所说的
: 我觉得我一开始说的跟你是同一个意思 不知道这样解释有没有比较清楚
Very good point.
这里可以讨论的东西其实满有趣的。
首先是v=√(2gx),如果我们的资讯只有这一条,而只知道g是一个constant,
为何我们还是可以知道g最後会是加速度呢?
答案是因为我们还有一个隐藏的资讯,也就是v=dx/dt。
所以我们可以把v=√(2gx)对时间微分,
得到dv/dt=√(g/2x)(dx/dt)
=[g/√(2gx)]*v
=(g/v)*v
=g.
所以就算我们事先不知道g是加速度,还是可以推导出来。
但如果我们只知道某个物理量
F=√(2gx), g=constant,
我们就无法知道当x=0的时候F到底会怎麽演化。
也就是说,所谓的有时间藏在里面,
关键在於,就算能把v和x写成v(x),
它真正的物理和数学意义其实是一个x对t的一次微分方程,
也就是dx/dt=v(x)。
所以给出一个t=t_0时v=0的初始条件,
x会依循这个微分方程演化下去,
一般而言都不会停在v=0不动。
至於你给的v=-x可以说是一个特例
(这里有单位不match的问题,先不管它;或是用natural unit.)
它的解是
x=Ae^(-t),
当时间趋近无限大的时候v和x都趋近於零。
但是如果换成v=x,
它的解则是x=Ae^t,
虽然在x=0时v=0,此时t为负无限大,
但是x和v都还是会随着时间演化越来越大。
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