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“时间到。”
苏雨晴按下停止键。
三十分钟结束,三人都没有完整思路。
“先从我开始。”
苏雨晴把草稿纸推到桌子中央,“我采用的是数学建模法。
把小球看作质点,建立直角坐标系,列牛顿第二定律在三个方向的分量式。”
她在纸上写出三个方程,每个方程都包含七八项。
“但我遇到了两个问题。”
她指着方程,“第一,这些方程是非线性的,求解困难。
第二,方程数量不够,需要补充条件。”
凌凡看着她列的方程,沉思片刻:“你的坐标系选得有问题。
对于这种曲线运动,用自然坐标系可能更合适——切向和法向分解。”
“我试过。”
苏雨晴摇头,“但法向的洛伦兹力处理起来更复杂。”
轮到凌凡。
“我采用的是物理图景法。”
他把自己的草稿纸展开,上面画满了示意图和受力分析,“先分析清楚每个力的性质和变化规律,再建立方程。”
他指着自己画的图:“但我在处理洛伦兹力时卡住了。
因为速度方向不断变化,洛伦兹力方向也在变,导致方程极其复杂。”
赵鹏看着两人的分析,忽然开口:“我有个问题——这个轨道形状,是不是可以用参数方程表示?”
凌凡和苏雨晴同时看向他。
“你说什么?”
苏雨晴问。
“就是……”
赵鹏指着题目中描述的轨道,“它说轨道是某种曲线,那是不是可以像数学里那样,用参数方程把位置表示成某个参数的函数?这样速度和加速度也好求导。”
这个想法简单,但出人意料。
凌凡的眼睛亮了:“对啊!
如果引入轨道参数,把位置、速度、加速度都用参数表示,那么洛伦兹力就可以写成参数的形式,可能可以简化!”
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苏雨晴也迅速反应过来:“不止如此。
如果轨道可以用参数方程描述,那么约束条件也自然满足,不需要额外处理!”
两人几乎同时抓起笔,在草稿纸上演算。
赵鹏看着他们突然兴奋起来的样子,有点懵:“我……我就是随便一说……”
“你这个‘随便一说’,可能解决了关键问题。”
凌凡头也不抬地说,笔尖在纸上飞快移动。
苏雨晴也在快速计算:“设定轨道参数为θ,位置矢量可以写成r(θ),那么速度就是drdθ乘以dθdt,加速度也类似……”
接下来的二十分钟,三人进入了真正的“共研”
状态。
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