W dniu 2012-06-01 07:24, WM pisze:
Chyba dziennikarzy;)
Ty pan trzyma rozwiązanie:
http://cosmiclog.msnbc.msn.com/_news/2012/05/28/11920006-16-year-olds-equations-set-off-buzz-over-325-year-old-physics-puzzler
A tu dyskusja:
http://math.stackexchange.com/questions/150242/teenager-solves-newton-dynamics-problem-where-is-the-paper
W skrócie: Zadaniem było rozwiązać ruch przy w polu grawitacyjnym
(płaskim, tuż nad ziemią, nie dal satelity:) z oporem proporcjonalnym
do kwadratu prędkości.
oznaczenia
x' = u
y' = v
b - tłumienie
g-grawitacja
wtedy układ równań to
u' = -b u sqrt(u^2+v^2)
v' = -b v sqrt(u^2+v^2) - g
Mnożymy na krzyż:
u' b v sqrt(...) + u' g = v' b u sqrt(...)
u'g = b(v'u-u'v)sqrt(v^2+u^2)
Teraz główna sztuczka, sprowadzamy nową zmienną,
proporcję prędkości.
v=su
u'g = b( (s'u+u's)u - u'us )sqrt(u^2+u^2s^2)
u'g = b (s'u^2 ) u sqrt(1+s^2)
g u'/u^3 = b s'sqrt(1+s^2)
Sytuacja jest piękna, po jednej stronie mamy
funkcję tylko jednej wielkośći (s lub u)
i jedną jej pochodną po czasie. Odczłkowujemy po
czasie:
-1/(2u^2) g = b 0.5 ( sqrt(1+s^2)s + asinh(s) ) +C
g/(u^2) + b ( sqrt(1+(v/u)^2) v/u + asinh(v/u) ) = C
Hmm, tam jest wartość bezwzględna, mi ona nie wyskoczyła.
s ma osobliwość gdy tor posisku osiąga maksimum...
Ale to drobne problemy.
Jak widać, nie jest to do końca rozwiązanie. wiąże nam jedynie
wartość pionowej i poziomej prędkości.
Możemy postąpić tak: wyliczyć C dla wystrzału, następnie
dla dowolnego v/u (kąta lotu pocisku) potrafimy odtworzć
prędkości.
Rachunek ładny, ale nie rewolucyjny. Wyciągnąłem właśnie Mechanikę
Ogólną Osińskiego (żadna przematematyzowana cegła, zwykła książka
do politechniki, wiec nie boją się całek;))
Ten sam układ równań co na początku.
Zamiast używać u i v używamy moduły prędkości i kąta.
Podobnie jak powyżej, przekształca się, aż równanie różniczkowe
na V i beta będzie w postaci o zmiennych rozdzielonych,
odcałkowuje, z warunków początkowych wyznacza C.
Wynik uzyskujemy w postaci V_x = f(beta, {V0, etc}).
Analitycznie, ściśle.
Autor idzie dalej, wyciąga spowrotem czas, odcałkowuje prędkości
i uzyskuje pozycje x i y w zależnośći od czasu jako kwadratury
(które już nie są wyrażalne jako standardowe funkcje).
Podkreślam, że nasz bohater w ogole nie pokonał tego niemożliwego
problemu, nie doszedł do miejsca, gdzie on występuje, czyli do
wspólrzędnych (a nie prędkości).
A może ta całka jest nowo?
Osiński pisze:
1/w^2 + 1/c^2 ( 0.5ln((1+sin(β)/(1+sin(β)) + sin(β)/cos^2(β) ) ) = C
w = u (w oznaczeniach z konkursu)
c^2 = m*g/k
tg(β) = v/u
W konkursie mamy:
g/(u^2) + b ( sqrt(1+(v/u)^2) v/u + asinh(v/u) ) = C
asinh(s) = ln ( s + sqrt(1+s^2))
Juz widać, że to to samo, czy trzeba robić rachunki?
pzdr
bartekltg