Физические приложения производной.




С физической точки зрения производная — это скорость изменения переменной величины. Термин «скорость» настолько вошел в нашу жизнь, что мы порой не задумываемся над его смыслом и воспринимаем его только в связи с движением. На самом деле «скорость» характеризует зависимость изменения одной величины от изменения другой, поэтому в приложениях физики, химии, геометрии и др. производная имеет широкое практическое применение, что мы и видим в таблице.

υ(t) = s¢(t) Скорость – производная по времени от перемещения
a (t)=υ¢(t) Ускорение – производная от скорости
W (t)= φ¢(t) Угловая скорость - производная от угла поворота
I (t) = q¢(t) Сила тока есть производная от заряда по времени
N(t) = A¢(t) Мощность есть производная работы по времени
С(t) = Q¢(t) Теплоёмкость есть производная теплоты по температуре

 

Решение прикладных задач:

1) Тело, масса которого 5кг, движется прямолинейно по закону , где S- измеряется в метрах, а t в секундах. Найти кинетическую энергию тела через 10с после начала движения.

Решение:

Кинетическая энергия тела определяется по формуле

Находим скорость:

При t=10 с, получаем (м/с)

(Дж)

Ответ: 902,5 Дж.

2) Тело, масса которого 2 кг, движется прямолинейно по закону

, где s(t) – путь в (м). Найти силу, действующую на тело в момент времени t=3 секунды

Решение:

По второму закону Ньютона действующая на тело сила равна F=m·a

Находим ускорение

При t=3 c получаем: (м/с2)

F=2·22=44 (H)

Ответ: 44Н

3) Маховик за время t поворачивается на угол , где t – в секундах, φ - в радианах. Определить угловую скорость W в конце 3-й секунды.

Решение:

Находим угловую скорость

При t=3 получаем: (рад/с).

Ответ: (рад/с).

4) Количество электричества, протекающее через проводник, начиная с момента времени t=0 задается формулой . Найти силу тока в конце 3-й секунды.

Решение:

Сила тока есть производная от количества электричества по времени, поэтому находим:

Вычисляем ее значение при t=3 секунды: (А)

Ответ: 49 А

5) Количество теплоты Q, получаемое некоторым веществом при нагревании его от 0 до T, определяется по формуле , где Q – в джоулях, T – в кельвинах. Найти теплоемкость вещества при 100 К

Решение:

Теплоемкость C есть производная от количества теплоты по температуре, поэтому находим:

При T=100K, получаем:
(Дж/К)

Ответ: (Дж/К)

Задачи для самостоятельного решения:

1) Тело, масса которого 3 кг, движется прямолинейно по закону

, где s(t) – путь в (м). Найти силу, действующую на тело в момент времени t=4 секунды.

2) Тело, масса которого 10кг, движется прямолинейно по закону

, где S- измеряется в метрах, а t в секундах. Найти кинетическую энергию тела через 5с после начала движения.

3) Количество теплоты Q, получаемой некоторым веществом при нагревании его от 0 до T, определяется по формуле , где Q – в джоулях, T – в кельвинах. Найти теплоемкость вещества при 20 К

4) Количество электричества, протекающее через проводник, начиная с момента времени t=0 задается формулой . Найти силу тока в момент времени

5) Маховик, задерживаемый тормозом, за время t поворачивается на угол , где t– в секундах, φ - в радианах. Определить угловую скорость W в момент времени t =2 секунды.

6) Работа A, совершаемая телом за время t, задается уравнением , где А – в джоулях. Найти мгновенную мощность в момент времени t =3 секунды.

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2022-06-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: