动能定理公式推导

本文详细探讨了动能定理的公式推导过程,从力沿路径做的功开始,逐步演变为动能定理的数学表达式,最终得出动能公式E=mV^2,揭示了动能与物体质量和速度平方之间的关系。

动能定理公式推导

动能定理(Kinetic Energy Theorem)的由来与人们所定义的概念有关。
以其说其为定量,不如说是一个人为定义的表达式。

力F沿S做的功能可以写成

W=∫F dS W = \int F\, dS W=FdS

那W随时间的变化函数自然可以写成:

W(t)=∫F(t) dS(t) W(t) = \int F(t)\, dS(t) W(t)=F(t)dS(t)

下面的把这个表示式再进行演化:

W(t)=∫F(t)⋅S′(t) dt=∫F(t)⋅V(t) dt W(t) = \int F(t) \cdot S'(t)\, dt = \int F(t) \cdot V(t)\, dt W(t)=F(t)S(t)dt=F(t)V(t)dt

根据F=amF=amF=am,所以:
W(t)=∫m⋅a(t)⋅V(t) dt W(t) = \int m \cdot a(t) \cdot V(t)\, dt W(t)=ma(t)V(t)dt

=m∫a(t)⋅V(t) dt = m \int a(t) \cdot V(t)\, dt =ma(t)V(t)dt

=m∫V(t)⋅a(t) dt = m \int V(t) \cdot a(t) \, dt =mV(t)a(t)dt

=m∫V(t) dV(t) = m \int V(t) \, dV(t) =mV(t)dV(t)

=mV(t)22 = m\frac{V(t)^{2}}{2} =m2V(t)2

所以动能公式为:

E=mV22 E = m\frac{V^{2}}{2} E=m2V2

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