小球从四分之一圆形轨道滑下时间计算

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/09 05:09:40
就是单摆的角度成90度时的情况,请计算出准确值而不要近似!!

设圆半径为r,小球质量为m,重力加速度为g,轨道光滑。
当小球到达这样的位置——它与圆心的连心线与水平线的夹角为x——时,
设sqrt(A)表示A的算数平方根。
小球的速度为sqrt(2grcosx)
它要经过的长度为rdx——dx是经过角度的微元
所以经过时间为rdx/sqrt(2grcosx)
将该式从0到pi/2积分,结果为
t=sqrt(r/g)*[sqrt(2)*F(sqrt(2),pi/4)-2]。
亦即,所求的的结果是和根号下r/g成正比的一个量,比例系数是sqrt(2)*F(sqrt(2),pi/4)-2。其中,F(sqrt(2),pi/4)是第一类椭圆积分。这个数字约等于1.89208。

关于结果的说明:
这个结果可以写成k*sqrt(r/g),k是一个数。此数当然是无理数,且不能写成简单的容易看出来的结果。但是,它是准确值。关于这个数的使用,这么说吧,我们知道它是正实数,所以用到它的时候就当作一个已知数使用就行了。至于具体是多少,最后计算数字时再代入就是了。这个数,在实际使用上其实和圆周率Pi没什么区别——反正都是不知道准确值,而且要多精确都可以算啊。
总之,虽然比预想的“以根号或者反三角函数表示的准确值”差一些,但是这也算是准确值了。请不要怀疑。

这个准确时间是求不出来的