mirror of https://github.com/E-Almqvist/hsf
You can not select more than 25 topics
Topics must start with a letter or number, can include dashes ('-') and can be up to 35 characters long.
106 lines
2.2 KiB
106 lines
2.2 KiB
3 years ago
|
\documentclass{article}
|
||
|
|
||
|
\usepackage[margin=2cm]{geometry}
|
||
|
\usepackage{titlesec}
|
||
|
\usepackage{titling}
|
||
|
\usepackage[hidelinks]{hyperref}
|
||
|
\usepackage{multicol}
|
||
|
\usepackage{amsmath}
|
||
|
\usepackage{amsfonts}
|
||
|
\usepackage{amssymb}
|
||
|
\usepackage{braket}
|
||
|
|
||
|
\titleformat{\section}
|
||
|
{\Large\bfseries}
|
||
|
{}
|
||
|
{0em}
|
||
|
{}[\titlerule]
|
||
|
|
||
|
\titleformat{\subsection}
|
||
|
{\large\bfseries}
|
||
|
{}
|
||
|
{0em}
|
||
|
{}
|
||
|
\titlespacing{\subsection}
|
||
|
{0em}{2em}{.4em}
|
||
|
|
||
|
\titleformat{\subsubsection}[runin]
|
||
|
{\bfseries}
|
||
|
{}
|
||
|
{0em}
|
||
|
{}
|
||
|
\titlespacing{\subsubsection}
|
||
|
{0em}{2em}{1em}
|
||
|
|
||
|
\renewcommand{\maketitle}{
|
||
|
\begin{center}
|
||
|
{\huge\bfseries\thetitle}\\
|
||
|
\vspace{1em}
|
||
|
{\Large\theauthor} \\
|
||
|
\vspace{1em}
|
||
|
elalmqvist@gmail.com --- \url{https://wych.dev}
|
||
|
\end{center}
|
||
|
}
|
||
|
|
||
|
|
||
|
\begin{document}
|
||
|
|
||
|
\title{Anteckningar 2022-05-05}
|
||
|
\author{Elias Almqvist}
|
||
|
|
||
|
\maketitle
|
||
|
\newpage
|
||
|
|
||
|
\section{Fallande kropp i atmosfär}
|
||
|
Något som faller har tyngdaccelerationen $g$ i $\frac{m}{s^2}$ och en massa $m$ i kg. $v$ är dess hastighet i $\frac{m}{s}$ och $F$ är kraften som verkas på den i newton. Den har dessutom en luftmotståndsfunktion: $\gamma(v)$. Låt positiva ($v > 0$) gå uppåt:
|
||
|
$$
|
||
|
F_g = -mg
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
F_\gamma = \gamma(v)
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\implies F = \Delta F = F_g - F_\gamma = -mg - \gamma(v)
|
||
|
$$
|
||
|
|
||
|
För att få den resulterande accelerationen $a$ dividerar vi med $m$:
|
||
|
$$
|
||
|
a = \frac{F}{m} \because F = ma
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
a = \frac{-mg - \gamma(v)}{m} = -\left(g + \frac{\gamma(v)}{m}\right)
|
||
|
$$
|
||
|
|
||
|
Vi kan också skriva om $a$:
|
||
|
$$
|
||
|
a = \frac{dv}{dt} = \dot{v} = -\left(g + \frac{\gamma(v)}{m}\right), \quad +\frac{\gamma(v)}{m}
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\therefore \dot{v} + \frac{1}{m} \gamma(v) = -g
|
||
|
$$
|
||
|
|
||
|
Nu varierar ekvationen beroende på vad $\gamma(v)$ är för något. Men vi kan anta att $F_\gamma \propto v$ vilket ger:
|
||
|
$$
|
||
|
\dot{v} + \frac{1}{m} kv = -g \quad | \quad k \in \mathbb{R}
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\implies v_h = Ce^{-\frac{k}{m} t} \quad | \quad C \in \mathbb{R}
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\implies v_p = \frac{-mg}{k}
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\therefore v_a = v_p + v_h = Ce^{-\frac{k}{m} t} - \frac{mg}{k}
|
||
|
$$
|
||
|
|
||
|
Vi har nu den en generell lösning. Behöver bara lösa vad $C$ är givet ett villkor. etc etc. \\
|
||
|
Exempel:
|
||
|
$$
|
||
|
v(0) = 0 \implies C - \frac{mg}{k} = 0 \implies C = \frac{mg}{k}
|
||
|
$$
|
||
|
$$
|
||
|
\therefore v = \frac{mg}{k} \left( e^{\frac{-k}{m}t} - 1 \right)
|
||
|
$$
|
||
|
|
||
|
\end{document}
|