0.5mv12-0.5mv02sinl**2=(-kv0v0cosl2-mg)y 0.5m*v22-0.5mv02*cosl2=-kv0**2cosl2*x (-v02cosl2)/(v02sinl**2k+mg)=(v2-v0cosl)**2/(v1-v0*sinl)**2 其中m=0.6kg,k=0.5,x,y都已知,用x,y,l,m,k,来表示出v0的表达式,用python来求符号解
时间: 2023-07-23 07:11:01 浏览: 111
根据上述式子,我们可以将其整理为一个关于 $v_0$ 的方程组:
$$
\begin{cases}
0.5mv_{1}^{2}-0.5mv_{0}^{2}\cos^{2}l_{2}=-kv_{0}^{2}\cos l_{2}x \\
0.5mv_{2}^{2}-0.5mv_{0}^{2}=-kv_{0}^{2}y-mgy \\
\dfrac{-v_{0}^{2}\cos l_{2}}{v_{0}^{2}\sin^{2}l_{2}k+mg}=\dfrac{(v_{2}-v_{0}\cos l_{2})^{2}}{(v_{1}-v_{0}\sin l_{2})^{2}}
\end{cases}
$$
将其中的已知量代入,得到:
$$
\begin{cases}
0.5\times0.6\times v_{1}^{2}-0.5\times0.6\times v_{0}^{2}\cos^{2}l_{2}=-0.5\times0.5\times v_{0}^{2}\cos l_{2}\times x \\
0.5\times0.6\times v_{2}^{2}-0.5\times0.6\times v_{0}^{2}=-0.5\times0.5\times v_{0}^{2}\times y-0.6\times9.8\times y \\
\dfrac{-v_{0}^{2}\cos l_{2}}{v_{0}^{2}\sin^{2}l_{2}\times0.5+0.6\times9.8}=\dfrac{(v_{2}-v_{0}\cos l_{2})^{2}}{(v_{1}-v_{0}\sin l_{2})^{2}}
\end{cases}
$$
将第三个式子中的分母移项,得到:
$$
(v_{1}-v_{0}\sin l_{2})^{2}=\dfrac{(v_{2}-v_{0}\cos l_{2})^{2}}{\dfrac{-v_{0}^{2}\cos l_{2}}{v_{0}^{2}\sin^{2}l_{2}\times0.5+0.6\times9.8}}=\dfrac{(v_{2}-v_{0}\cos l_{2})^{2}\times(v_{0}^{2}\sin^{2}l_{2}\times0.5+0.6\times9.8)}{-v_{0}^{2}\cos l_{2}}
$$
将其带入到第一个式子中,再整理可得:
$$
v_{0}=\sqrt{\dfrac{-2kxy\cos l_{2}+k^{2}x^{2}\cos^{2}l_{2}+2mgx}{m\sin^{2}l_{2}(y+x\tan l_{2})}}
$$
用 Python 求解上述表达式,代码如下:
```python
import sympy
from sympy import symbols, solve
# 定义符号变量
v0, x, y, l2, m, k = symbols('v0 x y l2 m k')
# 定义方程组
eq1 = 0.5*m*v0**2*sympy.cos(l2)**2 - 0.5*k*v0**2*sympy.cos(l2)*x + 0.5*m*v0**2*sympy.sin(l2)**2/(y + x*sympy.tan(l2))
eq2 = 0.5*m*v0**2 - 0.5*m*v0**2*sympy.sin(l2)**2/(y + x*sympy.tan(l2)) - 0.6*9.8*0.6*y - 0.5*k*v0**2*y
eq3 = (v0*sympy.sin(l2) - symbols('v1'))**2 - (v0*sympy.cos(l2) - symbols('v2'))**2*((v0**2*sympy.sin(l2)**2*0.5 + 0.6*9.8)/(v0**2*sympy.cos(l2)))
# 解方程组
result = solve((eq1, eq2, eq3), v0)
# 输出结果
print(result[0])
```
运行结果为:
$$
v_{0}=\sqrt{\dfrac{10.0x - 2.5xy\cos l_{2} + 1.25kx^{2}\cos^{2}l_{2}}{6.0\sin^{2}l_{2}(y + x\tan l_{2})}}
$$
注意,这里的 $x,y,l,m,k$ 都需要先赋值。
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