放风筝时风筝线是弯曲的,这条曲线长什么样呢?


前面有的回答说是抛物线,是错的。考虑一种最理想的情况,也就是绳子质量线密度为,但是不考虑空气及其流动对绳子造成的影响(考虑进去方程会过于复杂,至少高中学生难以求解)。重力加速度恒定为

题主问题描述里那样建立坐标系是不可取的,难以求解。一般来说水平方向为横轴,竖直方向为纵轴,但是横轴原点通常选在绳子的最低点。在这一点上绳子坐标是,只受横向水平拉力,没有纵向拉力,满足。风筝给绳子的拉力沿绳,为,与水平方向夹角为。这个拉力与夹角可以通过风筝的受力静平衡解出来,算作已知量(假设风筝静止在空中)。我们分析从点到风筝这一段长为的绳子,列出静平衡方程:

于是有:

我们知道对于一段绳长微元:

所以:

根据(2)(4)有:

,则,此时有:

积分代入边界条件,有:

这个结果为双曲正弦函数,。之后(7)也可以继续分离变量积分,我们调整一下坐标原点,把整个坐标系上下平移一下,对结果没有任何影响,使得点坐标参数满足关系,这个时候边界条件为。(7)可得到:

这说明风筝线的曲线是双曲余弦函数。所以双曲函数也叫“悬链线”。

最后需要说明的是这个模型事实上是很粗糙的。需要无限细但是质量密度很大的线才可以满足不受风载影响这一理想情况。实际上尤其是高空,风载会成为影响线形貌的重要因素甚至主要因素。这个建模只是告诉题主一个建模解决问题的思路。但是如果是实际的风筝在放飞,模型想要吻合线的形貌需要考虑更多复杂因素,有可能需要数值求解,这些更真实的模型题主之后进入大学可以进一步分析研究。

为什么把建筑设计得具象化是一种很 low 的行为?
上一篇
小事 · 「你在宠物眼中,是不死的、万能的巨人。」
下一篇
本文内容由互联网用户自发贡献,该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容,一经查实,本站将立刻删除。

相关推荐

  • 苹果手机各个功能介绍,iphone必须关闭的十个功能

    1、关闭蓝牙。现在已经很少有人用蓝牙传输文件了,而且iPhone与安卓的蓝牙并不兼容,所以,可以在设置中,关闭蓝牙功能。2、关闭通知功能。关于APP推送,无非也就是一些更新提醒,关了也不会有什么影响,还能多省点电。3、关闭自动调节亮度功能。一般来说,可以将屏幕亮度在15%-30%之间,在强光环境中,在进行手动调整就可以了。4、禁止后台刷新。在设置—通用中,关闭后台自动刷新功能,也可以对省电起到一点...

  • 高德打车怎么设置途经地,高德如何添加途经路线

    1、点击高德地图APP界面底部的“导航”按钮,进入导航模式。2、点击右下角的“路线”,进入路线设定页面,根据要求输入起点、终点进行路线规划。3、点击“添加途经点”,弹出添加途经点页面,点击右上角,可以添加或者删除途经点,乘客可以手动输入要添加的途经点。4、当添加完途经点时,点击“确定”按钮,即可添加途经路线。此时地图会显示出这条路线上所有的途经点,以及当前途经点的地点信息。怎么设计高德地图设置要经...

  • 高中必修二物理知识点总结,高一物理必修2重点知识点归纳

    您好,1.运动学-位移、速度、加速度的概念及计算方法-相关运动的分析方法,如相对运动和抛体运动-牛顿运动定律及其应用2.力学-力的概念及种类,如重力、弹力、摩擦力等-牛顿第一、二、三定律及其应用-力的合成与分解-能量、功、动能定理、功率的概念及计算方法-动量、冲量定理及其应用3.热学-温度、热量、热能的概念及计量单位-热传递的方式及其特点,如传导、对流、辐射-热力学第一、二定律及其应用,如热机效率...

  • 什么是「奥利给」不等式?(权方和不等式与柯西不等式)

    奥利给不等式就是:奥利给不等式哈哈哈哈,开个玩笑~其实,这是个谐音,“奥利给不等式”指的是“ALG 不等式”(Arithmetic-Logarithmic-Geometric mean inequal...

  • 长江流域的雨,青藏高原说了算?(长江的源头在哪里最后又流入哪里)

    你知道吗?长江流域的一次强降雨,可能是青藏高原对大气加热作用所引发的。 我们的地球气候系统由五大圈层组成,分别是大气圈、水圈、冰雪圈、岩石圈和生物圈。而由岩石圈表面(地表)与低层大气所组成的复合系统被...