【趣味物理题】降落伞
郑涛(Tao Steven Zheng)著
【问题】
有一位跳伞者从飞机上掉下来,他在降落时打开降落伞。空气阻力与速度平方成正比 。
题一:求得运动方程(equation of motion), 计算终端速度(terminal velocity)。
题二: 把运动方程改写成微分方程(differential equation),然后用这个微分方程来推得定积分(definite integral)
题三:求解以上定积分,然后解速度 。
提示


【题解】
题一
在跳伞者身上画两种力:重力(gravity)和空气阻力(air-resistance / drag)。

已知 和
,所以
下落物体达到终端速度(terminal velocity)时处于平衡状态(equilibrium),因此,
题二
牛顿第二运动定律说明 ,然后
,所以
因为 ,
因此,
题三
使用部分分式积分法(integration by partial fractions)或使用提示计算题二的定积分
求解速度