HDOJ 5826 physics(数学推导)

本文介绍了一道物理竞赛中的小球碰撞问题,通过解析题目给出的条件,利用完全弹性碰撞原理和加速度与速度的关系,实现了编程求解特定时间点上速度排名为k的小球速度。

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physics

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Problem Description
There are n balls on a smooth horizontal straight track. The track can be considered to be a number line. The balls can be considered to be particles with the same mass.

At the beginning, ball i is at position Xi. It has an initial velocity of Vi and is moving in direction Di.(Di1,1)
Given a constant C. At any moment, ball its acceleration Ai and velocity Vi have the same direction, and magically satisfy the equation that Ai * Vi = C.
As there are multiple balls, they may collide with each other during the moving. We suppose all collisions are perfectly elastic collisions.

There are multiple queries. Each query consists of two integers t and k. our task is to find out the k-small velocity of all the balls t seconds after the beginning.

* Perfectly elastic collision : A perfectly elastic collision is defined as one in which there is no loss of kinetic energy in the collision.
 

Input
The first line contains an integer T, denoting the number of testcases.

For each testcase, the first line contains two integers n <= 10^5 and C <= 10^9.
n lines follow. The i-th of them contains three integers Vi, Xi, Di. Vi denotes the initial velocity of ball i. Xi denotes the initial position of ball i. Di denotes the direction ball i moves in.

The next line contains an integer q <= 10^5, denoting the number of queries.
q lines follow. Each line contains two integers t <= 10^9 and 1<=k<=n.
1<=Vi<=10^5,1<=Xi<=10^9
 

Output
For each query, print a single line containing the answer with accuracy of 3 decimal digits.
 

Sample Input
  
1 3 7 3 3 1 3 10 -1 2 7 1 3 2 3 1 2 3 3
 

Sample Output
  
6.083 4.796 7.141
 

Author
学军中学
 

Source

2016 Multi-University Training Contest 8 


思路:

这道题的题意就是说,给你n个球,知道每个球的初始速度、初始位置、初始方向。问,经过t秒之后的k小的速度。小球之间可以发生完全弹性弹性碰撞,因为小球的质量都相同,所以碰撞之后速度交换。那么这里其实就可以看作是小球之间没有碰撞,因为在小球交换完速度之后就相当于交换完的球替原来的球继续跑。由于题目中给了一个关系式,v*a=c,把a看作dv/dt,那么两边同时积分,就能得出来v和t的关系式。v*v=v0^2+2ct。从而任意小球在任意时刻的位置可以求出,再用一个sort排序求第k小的那个球的速度即可。

这里可以参照编程之美这本书的一道题目——蚂蚁爬杆问题


代码:

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn=100000+5;
long long n,c;
long long save[maxn];
int main() {
    int t;
    scanf("%d",&t);
    long long vi,xi,di,q;
    long long i,j,k,kill;
    while(t--){
        scanf("%lld%lld",&n,&c);
        for(i=1;i<=n;i++){
            scanf("%lld%lld%lld",&save[i],&xi,&di);
        }
        sort(save+1, save+1+n);
        scanf("%lld",&q);
        for(i=1;i<=q;i++){
            scanf("%lld%lld",&k,&kill);
            double result = sqrt(2*k*c+(save[kill]*save[kill]));
            printf("%.3lf\n",result);
        }
    }
    return 0;
}






内容概要:本文深入探讨了金属氢化物(MH)储氢系统在燃料电池汽车中的应用,通过建立吸收/释放氢气的动态模型和热交换模型,结合实验测试分析了不同反应条件下的性能表现。研究表明,低温环境有利于氢气吸收,高温则促进氢气释放;提高氢气流速和降低储氢材料体积分数能提升系统效率。论文还详细介绍了换热系统结构、动态性能数学模型、吸放氢特性仿真分析、热交换系统优化设计、系统控制策略优化以及工程验证与误差分析。此外,通过三维动态建模、换热结构对比分析、系统级性能优化等手段,进一步验证了金属氢化物储氢系统的关键性能特征,并提出了具体的优化设计方案。 适用人群:从事氢能技术研发的科研人员、工程师及相关领域的研究生。 使用场景及目标:①为储氢罐热管理设计提供理论依据;②推动车载储氢技术的发展;③为金属氢化物储氢系统的工程应用提供量化依据;④优化储氢系统的操作参数和结构设计。 其他说明:该研究不仅通过建模仿真全面验证了论文实验结论,还提出了具体的操作参数优化建议,如吸氢阶段维持25-30°C,氢气流速0.012g/s;放氢阶段快速升温至70-75°C,水速18-20g/min。同时,文章还强调了安全考虑,如最高工作压力限制在5bar以下,温度传感器冗余设计等。未来的研究方向包括多尺度建模、新型换热结构和智能控制等方面。
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