大学低年级物理问题
已知一个随作用距离逐渐减小的作用力F,从原点0处开始水平向右推动1公斤质量物体m,知道作用力初始为1牛顿,但随向右推动距离的1米之内线性减小为0了。现在要计算作用力开始后,1公斤质量物体水平向右运动的距离与时间的关系或方程 ?
要求方程的格式是:s=F/m ? , 方程右边为需要添加的参数与算符,希望高手能把方程右边需要添加的参数算符,以满足给出物体移动距离与作用力物体质量的函数关系。
F = 1 - kt,t1 时刻,F 由 1 减至 0,1 - kt1 = 0,k = 1/t1;
加速度瞬时值 a = F/M = F/1 = F = 1 - kt;
a 不是常数,瞬时速度不能用公式 V = at;因为 a(t) = dv/dt,dv = a(t)dt,所以,
V(t) = ∫( 0,t ) ( 1 - kt ) dt = t - kt^2/2;
同理,运动的距离与时间的关系也不能套用 S = at^2/2,因为 V(t) = ds/dt,ds = V(t)dt,所以,
S = ∫( 0,t ) ( t - kt^2/2 ) dt = t^2/2 - kt^3/6;
t1 时刻,k = 1/t1,S = t1^2/2 - (t1^3/t1)/6 = 1,t1^2/3 = 1,t1 = √3,k = √3/3;
V(t) = t - √3t^2/6,V(t1) = √3/2;
故, 作用力开始后,1公斤质量物体水平向右运动的距离与时间的关系式为
S = t^2/2 - √3t^3/18 ( t ≤ √3 ),
= 1 + V(t1)( t - √3 ) = 1 + √3( t -√3 )/2 ( t > √3 ) 。
题目中未提及摩檫系数,所以计算中默认摩檫系数为 0 。