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定积分物理应用公式

更新时间:2024-06-29 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

定积分在物理中的应用公式主要有以下几个:Tks物理好资源网(原物理ok网)

1. 变速直线运动位移公式:若某物体做变速直线运动,已知它在不同时间(或不同位移)的函数关系式,只要知道哪段时间(或哪段位移)内的数值,就可以利用定积分的加法定理求出它的总位移(总路程)。Tks物理好资源网(原物理ok网)

2. 液体压力公式:若液体内某处各点的压强不同,可用定积分表示压力F与液面面积S的关系。Tks物理好资源网(原物理ok网)

3. 功和动能定理:在变力所做的功可以用定积分来计算。Tks物理好资源网(原物理ok网)

4. 速度三角形:在变加速度所做的运动,可以用定积分来求时间之和,从而得到总路程。Tks物理好资源网(原物理ok网)

此外,还有弹簧的伸长量公式、热量计算式等。这些公式在解决物理问题时都非常实用。Tks物理好资源网(原物理ok网)


相关例题:

定积分在物理学中的应用非常广泛,例如求面积、求长度、求质量等等。下面我将给出其中一个例题,关于定积分在求面积方面的应用。Tks物理好资源网(原物理ok网)

例题:求一个半径为R的圆盘,其上均匀地分布着电荷,电荷量为Q,求圆盘中心点O的电场强度。Tks物理好资源网(原物理ok网)

解:根据高斯定理,圆盘的每一个电荷元在中心点O产生的电场强度为:Tks物理好资源网(原物理ok网)

E = σ / (2εr)Tks物理好资源网(原物理ok网)

其中σ为电荷元的电量,εr为相对介电常数。Tks物理好资源网(原物理ok网)

由于圆盘均匀分布电荷,所以圆盘中心点O的电场强度为所有电荷元产生的电场强度的积分,即:Tks物理好资源网(原物理ok网)

E = ∫σ / (2εr) dVTks物理好资源网(原物理ok网)

设圆盘面积为S,那么S可以表示为无数个正方形面积的和,即:Tks物理好资源网(原物理ok网)

S = ∫(dx^2 + dy^2)Tks物理好资源网(原物理ok网)

其中dx和dy分别为正方形边长的小增量。Tks物理好资源网(原物理ok网)

将正方形边长的小增量代入上式中,得到:Tks物理好资源网(原物理ok网)

S = ∫(dx^2 + dy^2) = ∫(1 + y^2 + x^2 + y^2)d(x^2 + y^2)Tks物理好资源网(原物理ok网)

由于圆盘对称性,可以将上式简化为:Tks物理好资源网(原物理ok网)

S = ∫∫(1 + y^2 + x^2)dVTks物理好资源网(原物理ok网)

其中∫∫表示对整个三维空间的积分。Tks物理好资源网(原物理ok网)

将电荷元电量σ代入电场强度公式中,得到圆盘中心点O的电场强度为:Tks物理好资源网(原物理ok网)

E = ∫σ / (2εr) dV = ∫(Q / (2εr)) dV = (Q/εr) ∫(dV)Tks物理好资源网(原物理ok网)

其中∫(dV)表示对一个体积为dV的小立方体的体积积分。Tks物理好资源网(原物理ok网)

将上式中的小立方体体积代入上式中,得到:Tks物理好资源网(原物理ok网)

E = (Q/εr) (πR^2) = πQR^2 / εrTks物理好资源网(原物理ok网)

其中πR^2表示圆盘的面积。Tks物理好资源网(原物理ok网)

因此,圆盘中心点O的电场强度为:πQR^2 / εr。这个结果与库仑定律的表达式一致。Tks物理好资源网(原物理ok网)


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