線形経路上を水平に移動する物体に加えられる力は、F(x)= x ^ 2-3x + 3で表されます。 [0、1]でオブジェクトがxから移動するにつれて、オブジェクトの運動エネルギーはどの程度変化しますか。

線形経路上を水平に移動する物体に加えられる力は、F(x)= x ^ 2-3x + 3で表されます。 [0、1]でオブジェクトがxから移動するにつれて、オブジェクトの運動エネルギーはどの程度変化しますか。
Anonim

回答:

ニュートンの第二運動則:

#F = m * a#

加速度と速度の定義:

#a =(du)/ dt#

#u =(dx)/ dt#

運動エネルギー:

#K = m * u ^ 2/2#

答えは:

#ΔK= 11/6# #kg * m ^ 2 / s ^ 2#

説明:

ニュートンの第二運動則:

#F = m * a#

#x ^ 2-3x + 3 = m * a#

代用 #a =(du)/ dt# なぜなら、この式は役に立ちません。 #F# の関数として与えられていない #t# しかしの関数として #バツ# しかしながら:

#a =(du)/ dt =(du)/ dt *(dx)/ dx =(dx)/ dt *(du)/ dx#

しかし #(dx)/ dt = u# そう:

#a =(dx)/ dt *(du)/ dx = u *(du)/ dx#

我々が持っている方程式に代入すると、我々は微分方程式を持っている:

#x ^ 2-3 x + 3 = m * u(du)/ d x#

#(x ^ 2-3x + 3)dx = m * udu#

#int_(x_1)^(x_2)(x ^ 2-3x + 3)dx = int_(u_1)^(u_2)m * udu#

2つの速度は不明だが位置 #バツ# 知られています。また、質量は一定です。

#int_(0)^(1)(x ^ 2-3x + 3)dx = m * int_(u_1)^(u_2)udu#

#x ^ 3 / 3-3x ^ 2/2 + 3x _0 ^ 1 = m * u ^ 2/2 _(u_1)^(u_2)#

#(1 ^ 3 / 3-3 * 1 ^ 2/2 + 3 * 1) - (0 ^ 3 / 3-3 * 0 ^ 2/2 + 3 * 0)= m *(u_2 ^ 2 / 2-) u_1 ^ 2/2)#

#11/6 = m * u_2 ^ 2/2-m * u_2 ^ 2/2#

しかし #K = m * u ^ 2/2#

#11/6 = K_2-K_1#

#ΔK= 11/6# #kg * m ^ 2 / s ^ 2#

注意 :単位は #kg * m ^ 2 / s ^ 2# 与えられた距離が #(0,1のx)# メートル単位です。