[摘要]大學物理力學中涉及許多複雜的數值計算問題,例如非線性問題,對其手工求解較為複雜,而MATLAB語言正是處理非線性問題的很好工具,既能進行數值求解,又能繪製有關曲線,非常方便實用。另外,利用其可減少工作量,節約時間,加深理解,同樣可以培養應用能力 。
[關鍵詞]力學 重力場 阻尼振動 MATLAB語言 圖形繪製
一、問題的提出
MATLAB 語言是當今國際上科學界 (尤其是自動控制領域) 最具影響力、也是最有活力的軟件。它提供了強大的科學運算、靈活的程序設計流程、高質量的圖形可視化與界面設計、便捷的與其他程序和語言接口的功能。MATLAB 語言在各國高校與研究單位起着重大的作用.它是一種集數值計算、符號運算、可視化建模、仿真和圖形處理等多種功能……
二、重力場中小球落點問題
在物理課程的學習中我們可以明確的得到解決落體運動的方程:
d2ym2mg(1) dt
例:一彈性球,初始高度 h=10m,向上初速度 v0=15m/s, 與地相碰的速度衰減係數 k=0.8,計算任意時刻球的速度和位置。
分析:用傳統計算方法解決時我們需要列出傳統方程,
我們明顯可以感覺到,這樣的計算不僅繁瑣費時,而且沒有圖示很難給以直觀的感受,現在我們用MATLAB語言來對此例題做以下解析:
MATLAB程序如下:
clear all %有衰減彈性小球運動程序
v0=15; h=10; %初速度、高度
g=-9.8; k=0.8; % 重力加速度 衰減係數
通過以上程序對小球落地速度、位置以及運動過程的座標描述,我們就會發現其在此
類問題中直觀的表述,那麼現在我們來解決另外一個問題。
三、解決阻尼振動與受迫震動圖像問題
1、阻尼振動方程
紅線—簡諧振動,藍線?22的阻尼振動,綠線?202的阻尼振動,阻尼振動週期
比自由振動要長,當?2?0.99?02 時,振幅按指數迅速縮減。
四、結論
從以上利用MATLAB語言對3種基本力學模型的分析我們不難的出以下結論:
五、課程體會
經過一學期緊張而有序的課程學習,在忙碌之餘也得到了頗多的收穫。我深深體會到MATLAB語言相對於同類程序語言更方便更簡潔易懂,……
[參考文獻]
[1] 劉衞國AB程序設計與應用(第二版)[M].北京:高等教育出版社,20xx.
[2] 馬文蔚.物理學(上冊)(第四版)[M],北京:高等教育出版社,1999.
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