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无意中想到一道-运动轨迹

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假设有根忽略质量的弹绳,原长L0,弹性系数k。一端固定在光滑水平面上,另一端固定在质量为m的小球上。弹绳拉直在光滑水平面上,现在给小球m一个初速度v0,方向与弹绳成θ角。求:小球m的运动轨迹(弹绳始终处于弹性限度内)。@◎粒子宇宙观察者 @K歌之王😈 @散步的鱼🌴


IP属地:江西来自Android客户端1楼2024-07-14 19:18回复
    长度<L0,怎么算弹力


    IP属地:甘肃来自Android客户端2楼2024-07-14 20:37
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      二体问题,只是引力公式是 弹力公式 胡克定律 。你不会是因为 椭圆波 那题 捧场打头阵-圆波是如何变成椭圆波的。 想到这的吧 ?


      IP属地:江苏来自Android客户端3楼2024-07-14 21:52
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        @散步的鱼🌴 额~,我试着做一下θ=π/2。
        1、先建立水平面的“广义”极坐标系P(r,θ,v径、v直),P0=(L0,0,0,v0)。
        2、总能量E=(1/2)*m*v0^2,总角动量J=m*v0*L0。
        3、能量守恒:E=(1/2)*k*(r-L0)^2+(1/2)*m*(v径^2+v直^2);角动量守恒:J=m*v直*r。
        4个未知数r、θ、v径、v直,两个方程不好解。难道还要找两个微分方程不成:a直=dv直/dt,a径=dv径/dt。


        IP属地:江西来自Android客户端4楼2024-07-14 22:03
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          这瞎想的题的确是有难度,咱们换个思路,降低一点点难度-卫星轨道。
          假设某个类地行星的质量为M,半径为R0,我们开着宇宙飞船从这个行星经过。假设飞船的质量为m,某一时刻与行星的距离为r,速度是v,v与r的夹角为θ。
          这时,飞船停在动力系统,仅仅依靠惯性以及行星的引力作用。求:飞船的运动轨迹。
          @散步的鱼🌴 @K歌之王😈 @37℃春小树 @suhao233 @ddx7171


          IP属地:江西来自Android客户端5楼2024-07-16 09:51
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            绳子被拉长的时候是椭圆,没被拉长的时候是直线


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            IP属地:安徽来自Android客户端6楼2024-07-16 14:26
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              5楼的题还是比较有难度,要不再降一降难度-卫星发射。
              忽略地球自转以及空气阻力,只考虑地球的引力。假设地球质量为M,半径为R0。我们现在从赤道发射一颗卫星,卫星初速度为v0,v0与竖直线夹角为θ。求:卫星轨道方程。@37℃春小树 @ddx7171 @◎粒子宇宙观察者 @suhao233 @冒险の小弓


              IP属地:江西来自Android客户端7楼2024-07-16 14:38
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                易如反掌。提示一下:
                h=r²θ′。θ′=dθ/dt。
                代入初始条件界定常数即可,下略。


                IP属地:重庆来自Android客户端8楼2024-07-16 15:05
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                  u=1/r。


                  IP属地:重庆来自Android客户端9楼2024-07-16 15:05
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                    先写出拉氏量L=1/2m[(∂₀r)²+(r∂₀φ)²]-(1/2)k(r-r₀)²
                    分别带入两个E-L方程
                    d[∂L/∂(∂₀φ)]/dt=∂L/∂φ
                    d[∂L/∂(∂₀r)]/dt=∂L/∂r
                    得到m∂₀²r=P²/mr³-k(r-r₀),
                    其中P是共轭动量mr²∂₀φ,为常量,由初始角动量计算
                    令u=1/r
                    得到∂²u/∂φ²=-u+km/P²u³-kmr₀/P²u²,解微分方程。


                    IP属地:四川来自iPhone客户端10楼2024-07-20 17:58
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                      10 楼 @ 血源萌新☜ 100% 抄书 。
                      “分别带入两个E-L方程” 这一步让我震惊, 两个 E-L 方程, 这会得出什么样的 怪物 ?! 拉氏量 L 是 一个 小怪物, 代入一个 E-L 方程 已经足够制造许多麻烦了, 这里 居然 代入两个 E-L 方程, 两个, 两个, 两个, 对, 问题就在这里, 两个比一个多了一个, 只多了一个, 但多了一个就很严重, 这会导致 无法解决 的 麻烦, 无法解的方程组 。
                      以上是 第一印象 一闪而过 的 念头 的 后期解读 。
                      稍加思忖, 觉得 “分别带入两个E-L方程” 这是一个复杂的工作 、工程 。
                      再看后面的几步, 一眼扫过, 再粗看一下, 再细看一下 。
                      从 “分别带入两个E-L方程” , 再 纵观 10 楼 的 整个解答,
                      10 楼 的 整个解答 是 从 “先写出拉氏量L=1/2m[(∂₀r)²+(r∂₀φ)²]-(1/2)k(r-r₀)²” 到 “得到∂²u/∂φ²=-u+km/P²u³-kmr₀/P²u²,解微分方程。”
                      可以看出, 整个解答中 会 使用 大量 偏微分方程 推导, 而 偏微分方程 的 推导 、运算 有许多 似是而非的地方, 有拼凑的成分, 有许多疑点 、争议之地, 所以, 10 楼 的 推导 刚好能够推导出这样的结果, 有许多 似是而非的地方, 有拼凑的成分, 有许多疑点 、争议之地 。
                      偏微分方程 的 推导 、运算, 涉及 许多 数学关系 、逻辑关系, 其中 许多是 特有的 数学关系 、逻辑关系, 这些 不是 三两天可以 理清, 就算 理清 了, 10 楼 的 推导 也不是 三两天 可以完成, 实际上, 10 楼 的 推导 是 前人 反复推导 长期工作 得出 的 成熟的方案, 也是 “稳定版本” 。
                      故 血萌 100% 抄书 。
                      10 楼 的 推导 是 一个 复杂 的 浩大工程 。
                      拉格朗日力学 解 二体问题 本来 就是 绕了个大圈子, 血萌 还不具备 牛顿力学 、常微分方程 解 二体问题 的 能力, 更何况 拉格朗日力学 鼓捣出 的 有众多 拼凑 、争议之地 的 浩大工程 、摊子 ?
                      10 楼 的 推导 并不能 真正让人 学会 偏微分方程, 用在 其它地方, 在其它题目里 用 偏微分方程 解题, 10 楼 的 推导 只能记忆, 广义相对论 的 推导 也是 。
                      说到这里, 想起我在 《【相对论吧要的专业版】广义相对论的证明及其他》 https://tieba.baidu.com/p/8547484234 13 楼 说,

                      这些数学推导中,有太多推导的路径,但这里只选择了一条 “符合要求” 的路径 。
                      即,数学推导,可以推导出太多的结论,这里的只是其中的一个,为什么选择这个 ? 因为数学家和物理学家直观(直觉)上觉得这个顺眼 ? 或某些结论符合实验现象 ?
                      为什么要选择这条推导路径,这个推导过程/结果 ?
                      理由 ? 证明 ?


                      IP属地:江苏11楼2024-07-23 03:57
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