2.3.36∗. Длина пробега частицы массы $m$ пропорциональна ее начальному импульсу, если тормозящая частицу сила пропорциональна ее скорости (см. предыдущую задачу). Убедитесь в этом и при заданном $α (l = αp)$, найдите работу тормозящей силы на пути $x$ для частицы, масса которой $m$, а начальный импульс $p$.
Решение
Запишем зависимость силы в двух формах(см. https://savchenkosolutions.com/ru/2.3.35) $$F=\frac{l}{m\alpha^2}=\frac{p}{m\alpha}$$ Возьмем производную силы (первой форме уравнения), $l$ здесь переменная: $$dF=\frac{dx}{m\alpha^2}$$ Работу переменной силы можно найти по интегралу вида $\int udv=uv-\int vdu$, т.к. работа силы по определению есть произведение силы на перемещение, а из-за непостоянства силы, появялется малое изменение $du$, который не входит в определние работы. Если посмотреть на график, то мы имеем две независимые друг от друга функции, и мы должны найти площадь под графиком функции силы, отнимая площадь под графиком расстояния.
Запишем работу: $$A=-\int{Fdx}=-(Fx-\int{xdF})$$ Знак минус обусловлен обратным движению направлением. Вместо силы подставим силу в импульсной форме, а производную силы в форме зависимости от расстояния. $$A=\int\frac{xdx}{m\alpha^2}-\frac{px}{m\alpha}$$ Проинтегрировав получим нужный нам ответ: $$\boxed{A=\frac{x^2}{2m\alpha^2}-\frac{px}{m\alpha}}$$