力学 2:加速度、距离和积分
1. 加速
从前面的文档我们可以知道,速度描述的是距离相对于时间(导数)的变化率,速度相对于时间(导数)的变化率称为加速度。 我们从最简单的匀加速运动开始。 所谓匀加速是指速度的变化率(导数)是恒定的。 因此,任意时刻受匀加速度影响的速度计算公式应为:V(t)=V0+at(v0的初速度a为速度增量,即加速度)
1.1 加速度和位移
我们用以下曲线表示匀加速对速度随时间的影响:
上图中的斜率代表了速度随时间变化的曲线,这个斜率的斜率就是加速度。 我们知道,以一定速度移动一定时间后的距离为S=V*t。 如上图所示,我们继续细化时间间隔,可以看到每个时间间隔内的位移就是一个黄色小矩形的面积(detV * detT)。 当我们继续将时间细化到无穷小倍时,我们发现运动的位移(距离)等于三角形的面积。 即:定律:行驶的距离等于速度曲线下的面积。
注意:由于匀加速,这是一条直线。 如果是变加速度,速度曲线可能是各种曲线,但仍然满足这个规律。
1.2 加速度和位移的计算公式
上例图中的初速度为0,一般不适用。 我们看一下在有初速度的情况下匀加速时速度与时间的关系:
由于该定律表明运动位移等于曲线下面积,因此可以得出以下结论:
2. 积分
2.1 概述
在加速度和位移的解释中,将时间细化(简化)然后求和计算坡下总面积的过程称为积分。 假设我们要计算任意曲线 f(x) 下的 a