Recoiling time

2009-05-15 12:09 am
2 identical elastic strings with natural length L and force constant k are attached to a small particle of mass m. With each of their other ends fixed, the system is placed on a horizontal smooth table so that the strings remain taut with each being s in length (as shown in figure 1 below).
Then, a pull is exerted on the particle until its perpendicular displacement from the equilibrium position is d (as shown in figure 2 below):

圖片參考:http://i117.photobucket.com/albums/o61/billy_hywung/May09/CrazyQ4.jpg

Now, the particle is released from rest. Find the time elapsed before it reaches back its equilibrium position for the first time.
更新1:

Neglect air resistance.

回答 (7)

2009-05-21 2:21 pm
✔ 最佳答案
wkho28最令人髮指的行為,就是找藉口從而唔solve這條differential equation my'' = - 2 k y { 1- L / [ ( s^2 + y^2 )^(1/2) ] }。

如果這條differential equation是my'' = - 2 k y { 1- L / [ ( s^2 + y^2 )^(1/2) ] } + sin t的話,唔solve是情有可原的。因為這類的differential equation似乎很難有方法去solve。

2009-05-16 15:37:29 補充:
但今次這條differential equation是my'' = - 2 k y { 1- L / [ ( s^2 + y^2 )^(1/2) ] },唔solve是絕對不可以原諒的。因為這條differential equation是屬於second order autonomous differential equation。就算Applied Maths冇教你怎樣solve這類differential equation(其實Applied Maths書是有教你怎樣solve這類differential equation,

2009-05-16 15:43:47 補充:
只不過因為Applied Maths書只有很少這類differential equation的example(主要是因為絕大部分的second order autonomous differential equation都會求出no close form integral),而且絕大部分的Applied Maths老師都會飛咗這部分唔教,所以讀過Applied Maths的學生對於second order autonomous differential equation沒有概念也是絕不出奇的。),都不可以成為逃避去solve這類differential equation的藉口。

2009-05-16 15:57:35 補充:
因為只要search一下internet,就會找到一些網站教你怎樣solve second order autonomous differential equation,而且還是標準的方法。(例如http://www.sosmath.com/diffeq/second/nonlineareq/nonlineareq.html和http://en.wikipedia.org/wiki/Autonomous_system_(mathematics)#Second_order。)

wkho28,你自己好好反省一下啦!

2009-05-16 16:11:19 補充:
如果second order autonomous differential equation都要逃避的話,即是說http://hk.knowledge.yahoo.com/question/question?qid=7009031101813完全不做。

好似wkho28這樣過分的人我都是第一次遇見。

唉,都是怪現今的教育制度所賜!

2009-05-17 01:04:43 補充:
但照計就連wkho28這種普通學生都懂得set differential equation的題目,這題應該絕對不像如ilovemadonna2009和STEVIE-G™所講的那條玩死n咁多人嘅今年高考物理paper 1嘅題目。

莫非wkho28所找到的那條differential equation是錯的?

2009-05-21 06:21:44 補充:

圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling1.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling2.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling3.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling4.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling5.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling6.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling7.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling8.jpg


圖片參考:http://i212.photobucket.com/albums/cc82/doraemonpaul/yahoo_knowledge/recoiling/recoiling9.jpg


參考資料:
method from wkho28 + my wisdom of maths

2009-05-21 06:46:05 補充:
煩惱即是菩提真是非常過分!!!

他不遵守這題和意見欄內的009號意見的遊戲規則,擅自取small-displacement approximation,而且還要擅自將d改成a!

其後更發現他沒有把θ定義清楚。
2009-05-22 8:58 am
請參考:http://s585.photobucket.com/albums/ss296/mathmanliu/recoiling2.gif
1. θ沒說明,只因"她"很明顯,大家應該都看懂!
2. d改為a, 因d預留作為積分dy用,為免混淆
3. 不作aprrox. 因只要將 (y')^2= ...., 兩邊開根號, 再變數分離求定積分即可
4. 沒遵照意見9之說明, 真是抱歉! 有很多廣東話用語實在看不懂!
2009-05-22 3:01 am
我一般只會回答問題,極小回頭再看結果。
由於此題比較特別,想多看一眼,真想不到如此熱鬧!
非常滿意「煩惱即是菩提」兄的解答和補充,亦完全同意你的意見,在下現刪除作答,以表敬意。

2009-05-21 19:33:40 補充:
本人沒有機會唸Applied Mathematics,更沒有參加A. Level考試。
祇是偶有機會接觸Applied Mathematics十多年,但亦已是二十多年前的往事。
偶爾路經此地,發覺不少莘莘學子提出很多問題,似是沒有私家補習老師幫助,姑且義務助他們一臂之力而已。所以本人的對象應是Form 7 或以下的學生,至於高層次的討論,往事依稀,不再表示意見。
2009-05-17 1:42 am
的而且確, 呢題係有少少超越 App Math 的 scope, 靈感來自一題大學 yr 1 physics 系的 home assignment, 只不過當時條題目係個 displacement 好細, 可以透過某 d approximation 來說明佢係 shm.
但我出呢題時係無寫到 displacement 的 range, 所以嚴格來說, 呢題係不容許任何 approximation 的.

2009-05-21 09:33:03 補充:
作為樓主, 平息眾人的憤怒是工作, 對一眾回答者選出一個公平的選擇是責任. 所以我必會細嚼每一個答案, 加以分析才作出判決.

不過, 菩提兄的勇氣是值得鼓勵, 不會 "死雞撐飯蓋" (香港術語, 意即打死也不認輸或認錯). 所以, 希望你能留此答案兩天, 好讓眾人能比較各個答案, 直到發問期將完時我才終結此題.

亦希望 doraemonpaul 君不會介意我這個到最後一刻才決出答案的習慣.
2009-05-16 10:29 pm
哈...是那題SHM??
2009-05-16 2:01 am
今年高考物理paper 1 有一題有九成似的題目~~~

2009-05-16 18:29:52 補充:
莫講話無approximation... 就算今年份physics卷寫了有approximation都玩死n咁多人啦...
等我仲用埋Taylor's expansion嚟做,都唔知考評局收唔收貨...
2009-05-15 5:44 pm
wkho28

雖然條differential equation 唔易solve

但係你個答案,至少都要做翻個 first order approximation
連first order approximation 都唔要…會差好遠

2009-05-21 15:24:42 補充:
死圖啊…改改佢…


收錄日期: 2021-04-19 14:20:13
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20090514000051KK00812

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