Moikka.
Ongelma: m(dv/dt) = mg - kv^2 (v=nopeus, g putoamiskiihtyvyys ja k vakio)
Pitäisi separoida ja integroida (ratkaista v(t)), mutta en nyt saa pyöriteltyä sitä.
Avusta olisin kiitollinen.
Ongelma: m(dv/dt) = mg - kv^2 (v=nopeus, g putoamiskiihtyvyys ja k vakio)
Pitäisi separoida ja integroida (ratkaista v(t)), mutta en nyt saa pyöriteltyä sitä.
Avusta olisin kiitollinen.
Vastaukset 9
Vanhimmat
Sain separoitua tällaiseen muotoon: dv/( g - (k/m)v^2) = dt
Jos otan alakerrasta g:n yhteiseksi tekijäksi, niin alakertaan jää g( 1 - (k/mg)v^2).
Eli tollanen dx/( 1 - ax^2) pitäisi nyt integroida. Hmmm.. Vai olenko hakoteillä?
dv/dt=g-(kv^2/m) ja merkitään: mg/k=b^2 ja k/m=a, joten
dv/(b^2-v^2)=adt ja koska tämä on fysiikan palsta, niin integraalin voi ottaa tuolta
http://integrals.wolfram.com/index.jsp?expr=-1/(x^2-b^2)&random=false
tulee tanh^-1(x/b)/b=at C , sitten muutin tuon tanh^-1 e:n potenssimuotoon ja ratkaisin v:n
se vääntö oli tuossa
http://keskustelu.suomi24.fi/node/8284320#comment-38716082
Tuo on ihan oikein. Integraali on myös helppo alkeisfunktio; vastaus lienee jotain tyyliin v ~ tanh ((k/mg)^(1/2) t).
tanh^-1(x)=(1/2)*ln((1 x)/(1-x)),
joten (1/b)*tanh^-1(v/b)=(1/(2b))*ln((1 (v/b))/(1-(v/b)))=
(1/(2b))*ln((b v)/(b-v)) ja sen piti olla at C
Tässä kohtaa on yleensä alkuehto v(0)=0=>C=0, jolloin
(b v)/(b-v)=e^(2abt), josta v(t)=b*(e^(2abt)-1)/(e^(2abt) 1)
tuohon pitää sitten sijoittaa a ja b
(Tuo vaikeahko integraali löytyy suoraan painavemmista taulukkokirjoista, joten voi sen netistäkin ottaa yhtä hyvin)
Käytin integroidessa osamurtokehitelmää, sain jotain pitkää ja sekavaa. Tiedä häntä, menikö oikein..
on taulukkotavaraa.
Tällainen integrointikaava löytyy taulukoista, sen voi derivoimalla todetakin:
Int(dx/(1-x^2))=(1/2)*ln((1 x)/(1-x))
Sinun integraalisi pitää nyt muuttaa sellaiseksi, että tuota voi käyttää, näin:
dx/(1-ax^2) = dx/(1-(sqrt(a)*x) ^2) = (1/sqrt(a))*d(sqrt(a)*x)/(1-(sqrt(a)*x)^2)
Nyt yllä olevasta kaavasta saadaan kysymäsi integraali:
(1/(2sqrt(a))*ln((1 (sqrt(a)*x))/(1-(sqrt(a)*x))) C
että tuolla on niitä taulukkoja
http://www.sosmath.com/tables/integral/integ10/integ10.html
Osamurroilla se juuri meneekin:
dx/(1-ax^2)=dx/((1-sqrt(a)x)*(1 sqrt(a)x))
viivan yläpuoli kerrotaan (1 sqrt(a)x) (1-sqrt(a)x):lla, ja viivan alapuoli samoin kahdella, loppu pitäisi olla helppoa..
½*(1/(1-(sqrt(a)*x)) (1/(1 (sqrt(a)*x)))dx, ja integraali:
1/(2sqrt(a))*(-ln(1-(sqrt(a)x) ln(1 sqrt(a)x)) C, tuo on sama kuin taulukossakin