บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่
Problem 3.58 Challenge
หัวข้อ: แรงขึ้นกับความเร็ว (Velocity Dependent Forces)
ปล่อยวัตถุมวล m ให้ตกลงมาจากหยุดนิ่งภายใต้แรงโน้มถ่วงและแรงต้านอากาศ โดยค่าคงที่ของแรงต้านเท่ากับ b จงวาดกราฟอัตราเร็วกับเวลาของวัตถุ?
คำตอบ
\(t\;\blacksquare\)
\(t\;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณา F.B.D. ของวัตถุมวล m (ให้ทิศลงเป็น \(+\) เพื่อความสะดวก)
\(R = bv\) จาก \(ΣF_{y}= ma_{y}\)
\(vmg - bv = ma\)
a
\(mgmg - bv = m\frac{dv}{dt}\)
\(\frac{dv}{g -\frac{bv}{m}}= dt\)
\(_{vt}\)
\(\int \frac{dv}{g -\frac{bv}{m}}=\int dt\)
\(_{00}\)
กำหนดให้ \(u = g - \frac{bv}{m}\)
\(_{vt}\)
จะได้ \(-\frac{m}{b}\ln (g -\frac{bv}{m})=t\)
\(_{00}\)
\(\ln (1 -\frac{bv}{mg}) = -\frac{bt}{m}\)
\(_{-bt/m}\)
\(v =\frac{mg}{b}(1 - e)\)
v
จะได้
\(\frac{_{mg}}{_{b}}\)
\(_{0.632}\frac{_{mg}}{_{b}}\)
\(t\;\blacksquare\)
\(\frac{_{m}}{_{b}}\)