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    回復(fù)

    【簡單物理入門】運(yùn)動(1)

    樓主: 113602 | 查看: 2169 | 回復(fù): 16

    發(fā)表于 2023-1-3 13:26:54 浙江 發(fā)帖際遇
    發(fā)帖問了一下好像想看物理的居多,那我先隨便寫著。
    前排提醒,過程中可能會有一些需要掌握的數(shù)學(xué)知識,建議至少有初中以上數(shù)學(xué)水平。
    很多地方有圖片會好理解很多,但是我懶得畫。如果感興趣的可以自己動動手方便理解。

    一·位置
    物理,就是描述物質(zhì)相互作用的一門學(xué)科。而相互作用的體現(xiàn),就是運(yùn)動狀態(tài)的變化。運(yùn)動狀態(tài),則是描述物體位置變化的屬性,因此我們首先需要掌握的,是如何描述一個物體的位置。
    需要明白的是,位置是一個相對概念,想要描述一個物體的位置一定是需要一個參照物的。
    舉個例子,學(xué)校在醫(yī)院東面50米,這句話描述了學(xué)校的位置,那么我們分析一下這句話。有這么幾個成分
    學(xué)校:被描述的對象
    醫(yī)院:參照物
    東面:方向
    50米:距離
    因此我們可以發(fā)現(xiàn),描述一個物體的位置需要參照物、方向和距離,這也說明了位置其實是一個矢量(可以理解為有方向的值)
    將位置的描述進(jìn)行抽象化處理后,我們可以借助坐標(biāo)系來描述

    二·坐標(biāo)系
    以二維為例,我們在確定參照物后,將參照物作為原點,便可以利用坐標(biāo)系描述物體的位置。
    直角坐標(biāo)系:
    在原點作兩條相互垂直的x,y軸,相應(yīng)的物體的位置就可以用其在x,y軸上的投影坐標(biāo)描述,比如取醫(yī)院為原點,正東方向為x軸,那么學(xué)校的坐標(biāo)就可以描述為(50,0)
    極坐標(biāo)系:
    取一個方向作一條射線為極軸,將原點和目標(biāo)物體連線,就可以利用物體到原點的距離和極軸到連線的角度(逆時針)描述物體的位置

    此外還有自然坐標(biāo)系、球坐標(biāo)系、柱坐標(biāo)系等等,暫時沒必要講,真用到再說。

    三·速度和導(dǎo)數(shù)
    已經(jīng)掌握了如何描述物體的位置,接下來就要掌握如何描述物體的運(yùn)動,首先就要掌握速度的概念。
    速度是用來描述物體位置變化率的量,為了方便我都以一維舉例,二維或更高維只要每個維度分開討論最后矢量相加即可。
    假設(shè)在時間t內(nèi),物體原先在x1,最后到了x2,那么這段時間內(nèi)位置的變化率即為,v=(x2-x1)/t,x2-x1可以寫作△x,表示x的變化量,由于位置是個矢量,那么速度顯然也是一個矢量。
    當(dāng)t表示一段時間時,v即為這段時間內(nèi)物體的平均速度,那么我們令t無限趨近于0,v就無限趨近于這個時刻的瞬時速度,那么問題來了,既然時間趨近于0,那么位移(位置的變化)也趨近于0,怎么計算兩者的比值呢,這個時候我們就要利用到導(dǎo)數(shù)。
    考慮到可能有人沒有極限相關(guān)的基礎(chǔ),因此有部分?jǐn)?shù)學(xué)相關(guān)的細(xì)節(jié)我會直接帶過。
    我們用一個自變量為t,因變量為x的函數(shù)x(t)表示x,那么v=(x(t+△t)-x(t))/△t,這里t是某個時刻,△t是無線趨近于0的一段時間間隔
    如果x可以用冪函數(shù)表示,即x=t^a,那么v=[(t+△t)^a-t^a]/△t,由于分母只有△t的一次,因此分子中(t+△t)^a有意義的只有前兩項,即t^a+a*t^(a-1)△t(不知道為什么的自行百度二項式定理),那么結(jié)果就是v=a*t^(a-1),這就是冪函數(shù)的導(dǎo)數(shù)。如果原函數(shù)與常數(shù)相乘,那么導(dǎo)函數(shù)也與常數(shù)相乘。

    這么講可能聽不太懂,我舉個例子。一個物體,他的位置和時間的關(guān)系是x=10t,那么他在t時刻的速度就是v=x'(以后表示某函數(shù)的導(dǎo)數(shù)用該函數(shù)右上角加一點表示),t的指數(shù)a=1,那么10*t的導(dǎo)數(shù)就是10*a*t^(a-1)=10*1*t^0=10,也就是說該物體是沿x軸正方向以10的速度進(jìn)行勻速直線運(yùn)動。

    第一次就講這么多吧,隨便給個習(xí)題

    一維下,原點為O,物體離原點的距離和時間成反比,已知10s時物體離原點10m,求物體在t時刻時的速度

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    1 | 發(fā)表于 2023-1-3 13:52:13 湖北| 來自小霸王手機(jī)
    感謝分享
    x=100/t
    v=x`=-100/(t^2) (-表示方向)
    | 發(fā)表于 2023-1-3 16:40:39 福建
    完了 初中知識全還老師了  從“如果x可以用冪函數(shù)表示”這里就聽不懂了
    | 發(fā)表于 2023-1-3 17:11:06 安徽| 發(fā)自安卓客戶端
    感謝分享,好高級
    | 發(fā)表于 2023-1-3 18:04:58 河南| 發(fā)自安卓客戶端 發(fā)帖際遇
    感謝分享
    | 發(fā)表于 2023-1-3 18:55:21 山東| 發(fā)自安卓客戶端
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    | 發(fā)表于 2023-1-3 19:06:04 山東| 發(fā)自安卓客戶端 發(fā)帖際遇
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    為什么看著看著突然出現(xiàn)導(dǎo)數(shù)(迅速逃離)
    | 發(fā)表于 2023-1-3 21:44:06 陜西| 發(fā)自安卓客戶端
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    | 發(fā)表于 2023-1-4 10:30:50 北京| 發(fā)自安卓客戶端
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    | 發(fā)表于 2023-1-4 11:09:49 福建| 發(fā)自安卓客戶端
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