问答题
从船上向海中沉放某种探测仪器,按探测要求,需要定仪器的下沉深度y(从海平面算起与下沉速度v之间的函数关系.设仪器在重力的作用下,从海平面由静止开始铅直下沉,在下沉过程中还受到阻力和浮力的作用.设仪器的质量为m,体积为B,海水比重为ρ,仪器所受的阻力与下沉速度成正比,比例系数为k(k>0).试建立y与v所满足的微分方程,并求出函数关系式y=y(v).
【正确答案】
【答案解析】
由题设,建立坐标系,取沉放点为坐标原点O,Oy轴竖直向下为正,由已知仪器重力为mg,浮力为-Bρ,阻力为
,
根据牛顿第二定律,
(1)
令
,则
,代入(1)式,得
,此为可分离变量的微分方程,分离变量得
两边积分得
,
由初始条件V|
y=0
=0,
可求出
,
所以
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