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微商在力学问题中的妙用(图文)

时间:2011-04-22  作者:秩名
所以,动力学方程变为

对上式积分

积分结果为

微商概念也经常用来求在变力作用下的路程问题。

例三 一质量为的摩托车,在恒定的牵引力作用下工作,它所受的阻力与其速率的平方成正比,它能达到的最大速率是,求从静止加速到所需要的时间以及所走的路程。

这是力学中较为复杂的问题,因为物体所受到的合外力是速率的二次函数,不采用微积分的方法很难求解。而使用微商概念可以使问题迎刃而解。

假设摩托车沿轴正方向运动,在牵引力和阻力同时作用下,由牛顿定律得

当加速度为零时,摩托车的速率最大,因此 ,所以动力学方程变为

积分

如果利用微商可以巧妙变形为

则动力学方程变为

方程两边积分

从上面三个例子可以看出,用微商概念可以较轻松地解决力学中较为复杂的问题,关键在于巧妙、反复运用微商简化问题。免费论文。

微商不仅在力学中有巧妙的运用,在电磁学中也有很多用途,而我们这种巧用微商变形的构思当然也是适用的,可见这种方法对于学习物理学有极大的好处。


参考文献:
[1]马文蔚,《物理学》,高等教育出版社。
[2]同济大学数学教研室组编,《高等数学》,同济大学出版社。
[3]王楚 等,《基础物理中的数学方法》,北京大学出版社。
 

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