ПРИМЕНЕНИЕ ПРОИЗВОДНОЙ В ФИЗИКЕ - Студенческий научный форум

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОИЗВОДНОЙ В ФИЗИКЕ

 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Настоящая работа даёт студентам новый подход ко многим преобразованиям в математике, которые стандартным путём трудно разрешимы или разрешимы, но громоздкими способами. Рассмотренные подходы нестандартного характера для студента покажутся новыми и необыкновенными, что расширит их кругозор и повысит интерес к производной.

Геометрический смысл производной: производная функции в точке x0 равна угловому коэффициенту ка­сательной к графику функции, проведенной в точке с абсциссой x0.

Физический смысл производной: произ­водная функции y = f(x) в точке x0 - это скорость изменения функции f (х) в точке x0

Экономический смысл производной: производная выступает как интенсивность изменения некоторого экономического объекта (процесса) по времени или относительно другого исследуемого фактора.

Производная находит широкое приложение в физике для нахождения скорости по известной функции координаты от времени, ускорения по известной функции скорости от времени; для нахождения наибольших и наименьших величин.

Знание производной позволяет решать многочисленные задачи по экономической теории, физике, алгебре и геометрии.

Задача 1. Лестница длиной 5м приставлена к стене таким образом, что верхний ее конец находится на высоте 4м. В некоторый момент времени лестница начинает падать, при этом верхний конец приближается к поверхности земли с постоянным ускорением 2 м/с2. С какой скоростью удаляется от стены нижний конец лестницы в тот момент, когда верхний конец находится на высоте 2м?

Решение: Пусть верхний конец лестницы в момент времени t находится на высоте y(0)= 4м, а нижний на расстоянии x(t) от стенки.

Высота y(t) описывается формулой: ,так как движение равноускоренное.

В момент t: y(t) = 2, т.е. 2 = 4 - t2, из которого ;

В этот момент по т. Пифагора, т.е.

Скорость его изменения

Ответ:

Задача 2. Дождевая капля падает под действием силы тяжести; равномерно испаряясь так, что ее масса m изменяется по закону m(t) = 1 - 2/3t. (m изменяется в граммах, t - в секундах). Через сколько времени после начала падения кинематическая энергия капли будет наибольшей?

Решение: Скорость капли , её кинетическая энергия в момент t равна

Исследуем функцию на наибольшее с помощью производной:

=0 t1=0 t2=1 (t>0)

Ответ: при t =1 функция Ek(t) принимает наибольшее значение, следовательно, кинетическая энергия падающей капли будет наибольшей через 1сек.

Задача 3. Источник тока с электродвижущей силой Е=220 В и внутренним сопротивлением r = 50 Ом подключен к прибору с сопротивлением R.Чему должно быть равно сопротивление R потребителя, чтобы потребляемая им мощность была наибольшей?

Решение: По закону Ома сила тока в цепи есть

выделяемая в потребителе мощность P=I2R, то есть

Исследуем функцию P(R) на наибольшее с помощью производной: : r - R = 0, R = r = 50; при R = 50 функция P(R) принимает наибольшее значение. Следовательно, потребляемая мощность будет наибольшей при сопротивлении R =50 Ом.

О

твет: 50 Ом.

 

Литература.

1.А.Ф.Бермант, И.Г.Араманович Краткий курс математического анализа.-М.: Наука, 1973.

2.И.Е.Жак Дифференциальное исчисление.-М.:Государственное учебно-педагогическое издательство министерства просвещения РСФСР, 1960.

3.Г.И.Запорожец Руководство к решению задач по математическому анализу.-М.: Высшая школа,1966.

4.В.А.Зорич Математический анализ.-М.: Наука, 1981.

Просмотров работы: 6063