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机车启动之恒定功率启动2

2022-02-13 08:19 作者:匆匆-cc  | 我要投稿

        我们来考虑机车启动恒定功率阻力与速度成正比的情况。

        不妨设阻力的形式满足

f%3Dkv

        根据牛顿第二定律,我们有

%5Cfrac%7BP%7D%7Bv%7D-kv%3Dma%3Dm%5Cfrac%7Bdv%7D%7Bdt%7D

        分离变量,得

dt%3D%5Cfrac%7B-mv%7D%7Bkv%5E2-P%7Ddv

        两边积分

%5Cint%5Et_0dt%3D%5Cint%5Ev_0%5Cfrac%7B-mv%7D%7Bkv%5E2-P%7Ddv

%5Cbegin%7Balign%7D%0At%26%3D%5Cint%5Ev_0%5Cfrac%7B-mv%7D%7Bkv%5E2-P%7Ddv%0A%5C%5C%26%3D-m%5Cint%5Ev_0%5Cfrac%7Bv%7D%7Bkv%5E2-P%7Ddv%0A%5C%5C%26%3D-m%5Cint%5Ev_0%5Cfrac%7B1%7D%7Bkv%5E2-P%7Dd(kv%5E2-P)%5Ccdot%5Cfrac%7B1%7D%7B2k%7D%0A%5C%5C%26%3D-%5Cfrac%7Bm%7D%7B2k%7D%5Cint%5Ev_0%5Cfrac%7B1%7D%7Bkv%5E2-P%7Dd(kv%5E2-P)%0A%5C%5C%26%3D-%5Cfrac%7Bm%7D%7B2k%7D%5Cln(kv%5E2-P)%7C%5Ev_0%0A%5C%5C%26%3D-%5Cfrac%7Bm%7D%7B2k%7D%5Cln%5Cfrac%7BP-kv%5E2%7D%7BP%7D%0A%5Cend%7Balign%7D

        化简得到

v%3D%5Csqrt%7B%5Cfrac%7BP%7D%7Bk%7D(1-e%5E%7B-%5Cfrac%7B2kt%7D%7Bm%7D%7D)%7D

        可以看出,当t%5Cto%2B%5Cinfty时,有

v%3D%5Csqrt%7B%5Cfrac%7BP%7D%7Bk%7D%7D

        这和

P%3Dfv%3Dkv%5E2

        得出来的结果是一样的。

        下面改变部分变量研究图像变化。

    ## P变化

    ## k变化

    ## m变化

        其实说白了,这一切都取决于这个微分方程好不好解。

            好解的,比如本题的换元积分,上题的凑积分。

            不好解的,有些也有积分公式(一般也是分部积分和换元积分得出来的)。

            再难的,只有数值积分。

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