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动能公式推导过程大学积分

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导读 动能公式是物理学中非常重要的公式之一,它描述了一个物体的动能。绿色圃中小学教育网百科专栏,提供全方位全领域的生活知识

动能公式是物理学中非常重要的公式之一,它描述了一个物体的动能与其质量和速度的关系。在本文中,我们将讲解如何用大学积分来推导动能公式。

首先,我们知道动能可以表示为$K=\fracmv^2$,其中$m$是物体的质量,$v$是物体的速度。我们希望通过积分来推导出这个公式。

考虑一个物体从速度$v_1$加速到速度$v_2$的过程,我们可以将这个过程划分成很多小的时间段,每个时间段内物体的速度和动能都保持不变。设每个时间段的时间为$\Delta t$,则每个时间段内物体的动能可以表示为$K=\fracmv_1^2$。根据牛顿第二定律,物体的加速度可以表示为$a=\frac$,因此物体在每个时间段内所受的合力可以表示为$F=ma= m\frac$。

根据功的定义,物体所受到的力所做的功可以表示为$W=Fs$,其中$s$为物体在力的作用下所移动的距离。在这里,我们考虑物体在每个时间段内所移动的距离$s$,它可以表示为$s=vt=v_1\Delta t$,其中$v$为物体在这个时间段内的平均速度。将$s$代入上式可得:

$$W=Fv_1\Delta t=m\frac\cdot v_1\Delta t=mv_1(v_2-v_1)$$

因此,在这个时间段内物体的动能增加了$K'=W=\Delta K=mv_1(v_2-v_1)$。将每个时间段内的动能增量相加,可得物体从速度$v_1$加速到速度$v_2$的过程中动能的变化量:

$$\Delta K=\sum\limits_^n \Delta K_i=\sum\limits_^n mv_1(v_-v_i)$$

将上式中的$n$取极限$\infty$,即可得到物体从速度$v_1$加速到速度$v_2$的过程中动能的变化量:

$$\Delta K=\lim_\sum\limits_^n mv_1(v_-v_i)$$

这个式子可以用积分来表示,即:

$$\Delta K=\int_^ mv_1\,dv=m\frac$$

因此,我们成功地用大学积分推导出了动能公式$K=\fracmv^2$。

总之,动能是描述物体运动状态的一个重要物理量,它与物体的质量和速度有关。通过大学积分的推导,我们可以得到动能公式,并深入理解物体加速运动过程中动能变化的本质。