Консультация № 194075
03.12.2018, 15:27
0.00 руб.
0 5 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

54 Снаряд массой m вылетает из ствола со скоростью v 0 под
углом α к горизонту. Считая, что сила сопротивления воздуха
меняется по закону Fс= – kvr , определить максимальную высоту подъема снаряда. Коэффициент пропорциональности k таков, что
при скорости v = v0 Fс = mg.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
04.12.2018, 12:50
общий
Адресаты:
В тексте Условия непонятно вписаны обозначения, поэтому решать двусмысленную задачу никто не хочет.
Если Ваше "v 0" ещё можно догадаться и сопоставить с V0 , то в
"Fс= – kvr" заменить vr на похоже-вероятное Vгор несколько противоречит здравому смыслу.

Прежде чем отвечать мне, нажмите ссылку "Ещё кнопки". Тогда в большом выпадающем под-меню Вы увидите доп-кнопки НижнийИндекс, ВерхнийИндекс . Используйте их для всем-понятного обозначения.

Иначе если Вы не постараетесь описать Вашу задачу, то и эксперты либо решат невпопад, либо не станут тратить время на неряшливо написанный вопрос.
давно
Посетитель
402529
1
04.12.2018, 16:14
общий
Снаряд массой m вылетает из ствола со скоростью Vо под
углом α к горизонту. Считая, что сила сопротивления воздуха
меняется по закону Fс= – kv , определить максимальную высоту подъема снаряда. Коэффициент пропорциональности k таков, что
при скорости V = Vо . Fс = mg.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
06.12.2018, 01:52
общий
Адресаты:
Я никогда не решал задач на сопротивление воздуха. Тут надо составлять и решать дифференциальные уравнения. Более суток я искал подобные задачи в рунете , бессовестно загаженном мерзкими рекламами. Приходится сохранять страницы, долго чистить копии от скрипт-баннеров, а затем только изучать. Я планирую отправить Вам Ответ ч-з 12…16 часов.
давно
Модератор
156417
2175
06.12.2018, 22:30
общий
это ответ
Здравствуйте, lenocvol!
Поскольку сила сопротивления прямо пропорциональна скорости (в первой степени), движение по вертикальной и горизонтальной осям можно рассматривать независимо. По сути, нас интересует только вертикальная составляющая движения.

Уравнение для вертикальной скорости принимает вид
[tnr]dvz/dt=-kvz/m-g
d(vz+mg/k)/dt=-(k/m)(vz+mg/k)
d(vz+mg/k)/(vz+mg/k)=(-k/m)dt[/tnr]
интегрируем
[tnr]ln(vz+mg/k)=-kt/m+C[/tnr]
экспоненцируем
[tnr]vz+mg/k=e-kt/m[$183$]eC=C1e-kt/m[/tnr]
В общем, вертикальная скорость асимптотически стремится к терминальной [tnr]-mg/k[/tnr], разность убывает экспоненциально с коэффициентом [tnr]k/m[/tnr].
Найти константу тоже легко - при [tnr]t=0[/tnr] по условию [tnr]vz=v0sin[$945$][/tnr], откуда
[tnr]C1=v0sin[$945$]+mg/k
vz=(v0sin[$945$]+mg/k)e-kt/m-mg/k[/tnr]
Далее нужно найти, когда же снаряд достигнет высшей точки. Но ведь в высшей точке [tnr]vz=0[/tnr], поэтому






интегрируем вертикальную скорость по времени от нуля до [tnr]ttop[/tnr], чтобы найти максимальную высоту






теперь воспользуемся условием, что [tnr]kv0=mg
k=mg/v0[/tnr]

5
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
07.12.2018, 06:53
общий
Адресаты:
Вы спасли сутки моей творческой жизни, тк мой старый мозг зациклился на последнем этапе вычисления максимальной высоты подъема. Мой Маткад мигом выполняет численные рассчёты, а в этой задаче пришлось выполнять символьный рассчёт, Маткад не умеет решать дифуры символьно.

С Вашей помощью я заметил свою досадную ошибку и догадался уменьшить кол-во имён переменных до решения последнего Большого интеграла. Маткад подтвердил безошибочность Вашего изящного Ответа.

Большое Вам спасибо за помощь и прекрасные комментарии "Интегрируем, экспоненцируем…" ! Хорошо если бы все эксперты так описывали свои этапы решения.
Форма ответа