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凌凡负责物理分析,确定每个力的表达式如何用参数表示。
苏雨晴负责数学推导,把物理方程转化成关于参数θ的微分方程。
赵鹏负责检查,确保每一步的物理意义都正确,没有出现违背常识的推导。
“这里不对。”
赵鹏突然指着苏雨晴写的一个式子,“这个力的方向反了。
按照右手定则,应该是这个方向。”
苏雨晴仔细一看,确实错了:“谢谢,我改。”
“还有这里。”
凌凡指着自己写的一个表达式,“这个系数的量纲不对,少了一个时间因子。”
三人互相纠正,互相补充。
原先一个人可能需要几个小时才能理清的问题,在三人的协作下,进展飞快。
但真正的难关还在后面。
当所有方程都建立好后,他们得到了一个关于参数θ的二阶非线性微分方程。
这个方程复杂到看一眼就让人头疼,根本无法直接求解。
“这下麻烦了。”
苏雨晴皱眉,“这个方程没有解析解。”
“不一定要解析解。”
凌凡盯着方程,“题目只要求分析运动特点,不要求具体数值。
我们可以用定性分析的方法。”
“定性分析?”
赵鹏问。
“就是分析方程的性质,推断解的行为。”
凌凡解释,“比如看是否存在周期解,运动是否有界,能量如何变化……”
苏雨晴立刻明白了:“对!
可以用相图分析!
把方程化成相平面上的轨迹!”
她重新拿起笔,开始进行变量变换。
凌凡在旁边协助,两人配合默契,就像合作多年的搭档。
赵鹏虽然看不懂那些复杂的数学变换,但他努力理解每一步的物理意义。
当苏雨晴画出一个奇怪的曲线图时,他忍不住问:“这个图是什么意思?”
“这是相图。”
苏雨晴指着图上的曲线,“每一条曲线代表一种可能的运动状态。
看这里,这些闭合曲线代表周期运动,这些发散曲线代表不稳定运动……”
“那小球会怎么运动?”
赵鹏问。
凌凡盯着相图看了很久,缓缓开口:“看初始条件。
如果初始能量足够高,小球会做复杂的周期性运动。
如果初始能量低,可能会被束缚在某个区域内振动。
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