高一物理必修一自由落体运动如果有空气阻力 实际值会怎样
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会做加速度减小的加速运动(有点拗口)
空气阻力f在一定限度内与速度v的平方成正比,系数设为k,即f=kv²
这个运动如果一直保持的话会无限接近一个定值√(mg/k)。
利用高中知识只需要知道
加速度等于重力和空气阻力两者的差,空气阻力从0开始增加
那么最大速度时空气阻力等于重力,这是符合常识的
此时有
f=mg
f=kv²
联立得v=√(mg/k)
到这里,高考的内容就结束了,不可能问你别的了。
但是到了大学会利用微分方程和积分考虑具体的运动方程,v-t方程,s-t方程等。
下面计算v-t方程(s-t方程和a-t方程分别用对v(t)积分和求导即可)
首先牛顿第二定律ma=mg-f
加速度a是速度v对时间t的导数,空气阻力f参照上述公式,代入,约掉m。
dv/dt=g-(k/m)v²,为了方便,把k/m设为c得:
dv/(g-cv²)=dt
积分
∫[1/(g-cv²)]dv=t
利用数列常用的拆项把[1/(g-cv²)]拆成{[1/(√g-v√c)]+[1/(√g+v√c)]}/2√g
那么原式=
∫[1/(√g-v√c)dv+∫[1/(√g+v√c)]dv=2t√g
积分两项直接用公式就行
得-(1/√c)㏑(√g-v√c)+(1/√c)㏑(√g+v√c)=2t√g+C(这里的大写C是积分后的常数,后面代入验证是0就不写了)
变形简化
㏑[(√g+v√c)/(√g-v√c)]=2t√(cg)
同时作为自然对数e的指数
(√g+v√c)/(√g-v√c)=e∧[2t√(cg)]
然后把e∧[2t√(cg)]看成一个整体x吧
就有√g+v√c=x√g-vx√c
变形v√c(x+1)=√g(x-1)
得v=[(x+1)/(x-1)]√(g/c)
把前面用x和c替换的换回来
就是v=({[e∧[2t√(mg/k)]+1})/
({[e∧[2t√(mg/k)]-1})√(mg/k)
利用极限当t→+∞时
({[e∧[2t√(mg/k)]+1})/
({[e∧[2t√(mg/k)]-1})=1
即当t→+∞时
v=√(mg/k)
刚好契合高中知识的部分
说明应该没有算错。
空气阻力f在一定限度内与速度v的平方成正比,系数设为k,即f=kv²
这个运动如果一直保持的话会无限接近一个定值√(mg/k)。
利用高中知识只需要知道
加速度等于重力和空气阻力两者的差,空气阻力从0开始增加
那么最大速度时空气阻力等于重力,这是符合常识的
此时有
f=mg
f=kv²
联立得v=√(mg/k)
到这里,高考的内容就结束了,不可能问你别的了。
但是到了大学会利用微分方程和积分考虑具体的运动方程,v-t方程,s-t方程等。
下面计算v-t方程(s-t方程和a-t方程分别用对v(t)积分和求导即可)
首先牛顿第二定律ma=mg-f
加速度a是速度v对时间t的导数,空气阻力f参照上述公式,代入,约掉m。
dv/dt=g-(k/m)v²,为了方便,把k/m设为c得:
dv/(g-cv²)=dt
积分
∫[1/(g-cv²)]dv=t
利用数列常用的拆项把[1/(g-cv²)]拆成{[1/(√g-v√c)]+[1/(√g+v√c)]}/2√g
那么原式=
∫[1/(√g-v√c)dv+∫[1/(√g+v√c)]dv=2t√g
积分两项直接用公式就行
得-(1/√c)㏑(√g-v√c)+(1/√c)㏑(√g+v√c)=2t√g+C(这里的大写C是积分后的常数,后面代入验证是0就不写了)
变形简化
㏑[(√g+v√c)/(√g-v√c)]=2t√(cg)
同时作为自然对数e的指数
(√g+v√c)/(√g-v√c)=e∧[2t√(cg)]
然后把e∧[2t√(cg)]看成一个整体x吧
就有√g+v√c=x√g-vx√c
变形v√c(x+1)=√g(x-1)
得v=[(x+1)/(x-1)]√(g/c)
把前面用x和c替换的换回来
就是v=({[e∧[2t√(mg/k)]+1})/
({[e∧[2t√(mg/k)]-1})√(mg/k)
利用极限当t→+∞时
({[e∧[2t√(mg/k)]+1})/
({[e∧[2t√(mg/k)]-1})=1
即当t→+∞时
v=√(mg/k)
刚好契合高中知识的部分
说明应该没有算错。
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大气圈下的自由落体运动不是如果有空气阻力,而是肯定有。
自由落体的空气阻力,主要与其速度、密度、形态有关,你可以想象陨石、海绵、柳絮\鹅毛下落的情况。
自由落地的速度受其初速度和加速度以及时间制约。加速度的计算参吉祥如意snow 的回答。
自由落体的空气阻力,主要与其速度、密度、形态有关,你可以想象陨石、海绵、柳絮\鹅毛下落的情况。
自由落地的速度受其初速度和加速度以及时间制约。加速度的计算参吉祥如意snow 的回答。
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你问的是哪个物理量的实际值 下落加速度?
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