作者stoke (过眼云烟)
看板Physics
标题Re: [题目] 流体力学
时间Sun Dec 14 16:46:50 2014
※ 引述《littlefox021 (生命教育)》之铭言:
: [领域] 流体 (题目相关领域)
: [来源] 2015奥林匹亚初赛 (课本习题、考古题、参考书...)
: [题目] http://imgur.com/VVJdu5o
: [瓶颈] (写写自己的想法,方便大家为你解答)
: 另外两个条件,黏滞系数=0.83kg/m.s 且g=9.8m/s^2
: 我的想法是滑下时,黏滞力会有变化,所以玻片在做变加速运动
: mg-F=ma 把方程式还原成X(t)的函数
: 不过因为A跟v都是X(t)的函数,数学功力太弱,解不出这个方程
: 想请问各位强者,此题有没有简单作法,或是这微分方程的解可以推导出来?
: 麻烦罗各位强者。
: 解答:z=94.66um t=12.75S
您好
以下是我尝试的解法
L=载玻片长度、b=载玻片宽度、h=载玻片厚度、rho=密度、eta=黏滞系数
z=洗碗精厚度、F=黏滞力、A=载玻片接触面积、V=下滑速度、t=时间
m=rho*L*b*h
g=9.8
设定向下为正x方向
我试着用
外力 = 有效力
mg-F = ma ,令a=0
得 F/m=g
又 F = ( eta / z )*A*V
A = (L-x)*b
V = x对时间t一次微分 = dx/dt
所以 原式可写成 (eta / z)*A*V/m = g
也就是 eta/(m*z)*b*(L-x)*(dx/dt) = g
此为一阶可分离常微分方程
整理可得(L-x)dx = (m*z)*g/(eta*b)*dt
两边积分,可得 L*x - (x^2)/2 = (m*z)*g/(eta*b) *t + C
其中C为常数
代入条件 x=x(t),t=0时,x=0 可得 C=0
所以 L*x-(x^2)/2 = (m*z)*g/(eta*b) *t 为x(t)的解答
代入条件t=17,x=L 可得z
z = (L^2)*eta*b/(34*m*g) = 94.6579*10^-6 公尺 = 94.66um
算出z後
将z代入x(t),并代入条件,x= L/2,求t
可得 L^2/2 - L^2/8 = t/34*L^2
可得t = 12.75秒
以上是我的解法,不过我也不确定这样算是否是对的 XD
令a=0(或假设a很小),纯粹是为了好算。
我不确定实际上a是否为零
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