质点加速度a(x) = -kx,求停下来的位置
已知质点的加速度a(x) = -kx (k>0),且在x=0处速度为v0,求质点停下来的位置。
解题思路:
- 利用加速度与速度的关系,求出速度v(x)的表达式。
- 利用速度与位移的关系,求出位移x(t)的表达式。
- 当速度v(x)=0时,求出对应的位移x,即为质点停下来的位置。
解题步骤:
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由a(x) = -kx,得:
dv/dt = -kx
dv/dx * dx/dt = -kx
v * dv = -kx * dx
积分得:
v^2/2 = -kx^2/2 + C
当x=0时,v=v0,代入上式得:
C = v0^2/2
所以速度表达式为:
v^2 = v0^2 - kx^2
-
由速度表达式,得:
dx/dt = √(v0^2 - kx^2)
积分得:
x = (v0/√k) * sin(√k * t) + D
当t=0时,x=0,代入上式得:
D = 0
所以位移表达式为:
x = (v0/√k) * sin(√k * t)
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当速度v(x)=0时,由速度表达式得:
v0^2 - kx^2 = 0
x = ±v0/√k
由于质点从x=0处开始运动,所以停下来的位置为:
x = v0/√k
答案:
B.
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