Тема . Математика в физике

.02 Дифференциальные уравнения

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела математика в физике
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#92216

Тело массой m  брошено вертикально вверх со скоростью v0   . Сила сопротивления воздуха пропорциональна скорости тела. Найдите зависимость скорости тела от времени.
(МФТИ)

Источники: МФТИ

Показать ответ и решение

На тело во время движения действуют две силы: сила тяжести и сила сопротивления воздуха. Сила сопротивления пропорциональна скорости и равна:

⃗Fсопр = − k⃗v

Запишем второй закон Ньютона в проекции на вертикальную ось:

mg  + kv = − m dv-
                dt

Поскольку скорость уменьшается дифференциал скорости отрицательный, для удобства работы вынесем минус и будем работать с положительными дифференциалами. Разделим переменные в уравнении:

k-       --dv----
m dt = − mg--
          k  + v

Слагаемое mg--
 k  является константой, можем его внести внутрь дифференциала, не изменяя его, поскольку дифференциал константы ноль:

          (        )
         d  mg--+ v
k-       ----k-------
m dt = −   mg--
            k  + v

Проинтегрируем полученное уравнение в пределах от начальных параметров до значений в некоторой промежуточной точке, чтобы найти зависимость скорости от времени:

             mg     (        )
   ∫t         k∫ +vd  mg--+ v
k-   dt = −       ----k-------
m                    mg-+  v
   0        mgk +v0    k

k          mgk-+ v
--t = − ln mg------
m           k + v0

Преобразуем уравнение, используя свойства натурального логарифма:

 mg-+ v       k
-mkg----- = e− mt
 k--+ v0

       ( mg      )  − k-t mg
v (t) =   -k--+ v0  e m  − -k--
Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!