บทที่ 3 · แรงและกฎการเคลื่อนที่
Problem 3.61 Challenge
หัวข้อ: แรงขึ้นกับความเร็ว (Velocity Dependent Forces)
วัตถุมวล m เคลื่อนที่ตามแนวราบด้วยความเร็วต้นสูงมากๆ เท่ากับ u โดยมีแรงต้าน อากาศแปรผันตามอัตราเร็วกำลังสอง และค่าคงที่ของการแปรผันนั้นเท่ากับ b จงหา อัตราเร็วของวัตถุที่เวลาใดๆ และความเร็วสุดท้ายของวัตถุดังกล่าว?
คำตอบ
\(v_{T}= 0 m/s \;\blacksquare\)
\(v_{T}= 0 m/s \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
พิจารณา F.B.D. ของวัตถุมวล m
a
v
\(R = bv^{2}\)
จาก \(ΣF_{x}= ma_{x}\)
\(-bv^{2} = m\frac{dv}{dt}\)
\(_{vt}\)
\(\int v^{-2}dv=-\frac{b}{m}\int dt\)
\(_{0}\)
\(_{u}\)
\(_{vt}\)
\(-\frac{1}{v}=-\frac{b}{m}t\)
\(_{u0}\)
\(-\frac{1}{u}\frac{1}{v}=-\frac{bt}{m}\)
\(\therefore v(t) =\frac{mu}{m + but}\;\blacksquare\)
จาก \(ΣF_{x}= 0\)
\(-bv_{T}^{2} = 0\)
\(v_{T}= 0 m/s \;\blacksquare\)