作者aaax2 (新砲)
看板Physics
標題Re: [問題] 動力學的問題
時間Sat Feb 14 02:59:28 2009
※ 引述《kobeblack (kobeblack)》之銘言:
: http://www.badongo.com/file/13369933
: 上面的連結是詳細的題目
: 如果不嫌麻煩的話可以幫我看一下嗎
: 題目是說一條鍊子放在桌邊
: 然後一端垂下桌子
: 一開始是在平衡狀態
: 然後可能有個微小的擾動吧 我猜
: 鍊子就滑落下去
: 題目問說鍊子恰好全部滑出桌面時候速度以及所需時間
: 我用自由體圖想要找出運動方程式
: 可是帶入初始條件都只有 trivial solution
: 是因為一開始是平衡的關係嗎
: 那應該要怎麼解阿??
這題哦.....講起來有點玄
我是用能量法算的
假設:垂下去的部份長x 水平的部份長6-x
定水平面為y=0 計算此鍊之垂直質心位置
c.c.=[2x(-x/2)+2(6-x)*0]/12=-x^2/12
分能量為Potential, Kinetic 及 Friction Energy
令鍊子滑下一極小段長度dx
P:位能釋放量
ΔP=12*9.81*[-x^2/12+(x+dx)^2/12]≒9.81*2x*dx
K:動能增加量
ΔK=0.5*12*d(v^2)
F:滑此極小地段耗能
ΔF=(6-x)*2*9.81*0.2*dx=3.924*(6-x)*dx
能量守恆故
ΔP=ΔK+ΔF
19.62xdx=6d(v^2)+3.924(6-x)dx
各變數都是分離的 所以可以直接積掉它
再代入initial condition x=1 v=0
得到 v^2=(11.772/6)*(x^2-2x+1) .........(1)
v=(11.772/6)^0.5 *(x-1)=dx/dt
把變數調一下變成
dt=(6/11.772)*dx/(x-1)......(2)
做積分 從x=1積到x=6 時間即為題目所求
結果你發現了吧
積出的值是無限大
為何為這樣呢?
因為在x=1時(5m/1m)
系統剛好是力平衡
所以這條鍊子在題目所設的理想狀況會永保平衡不動
你畫的力圖都沒錯
只是初始條件不能是完全靜止的
至於剛全部滑落的速度因為你的式子是時間取向所以算不出來
而用能量法則可以由(1)式求得 因為能量法在此只是位置函數而不是時間
隨便寫寫的 有錯別鞭太大力
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工程學第一定律
工程數學念個三五十年也能略有小成
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