微积分应用题2010当冰雹由高空落下时,它受到地球引力和空气阻力的作用,阻力的大小与冰雹的形状和速度有关,一般可以对阻力

问题描述:

微积分应用题2010
当冰雹由高空落下时,它受到地球引力和空气阻力的作用,阻力的大小与冰雹的形状和速度有关,一般可以对阻力作两种假设:
(1)阻力大小与下落的速度成正比;
(2)阻力大小与速度的平方成正比;
请根据两种不同的假设,建立速度满足的微分方程,并计算冰雹下落的极限速度(已知初速度v(0)=0、冰雹质量m、重力加速度g、正比例系数k>0).
怎么做啊
1个回答 分类:物理 2014-09-22

问题解答:

我来补答
先分析冰雹下落过程的运动状况.1、开始下落时,冰雹初速度为0,此时因为受重力的作用,冰雹有加速度g,因此冰雹将开始加速下落;2、以速度v下落的冰雹继续受重力外,还开始受到空气阻力作用(kv或者kv^2),因此,冰雹虽然仍加速下落,但加速度已小于g;3、当冰雹下落达到一定速度,使冰雹受到的重力等于所受到的空气阻力时,此时冰雹的加速度为0,此后冰雹将保持这一速度匀速下落.因此,这个速度就是极限速度.
第一种情况,设空气阻力f=kv,则mg-kv=m*dv/dt,达到极限速度时,加速度dv/dt=0,解得v=mg/k
同理,第二种情况mg-kv^2=m*dv/dt,极限速度为根号(mg/k)
 
 
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