没有发明微积分之前,如何理解“速度”这个物理概念

发布时间: 2022-12-20 19:01:08 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 98

速度,加速度与微积分的问题第8步是怎么推导出来的?为什么不是d^2x/d^2t^2,?不是分子相乘分母相乘吗?-,-!好难吐槽....

没有发明微积分之前,如何理解“速度”这个物理概念

速度,加速度与微积分的问题

第8步是怎么推导出来的?为什么不是d^2x/d^2t^2   ?不是分子相乘分母相乘吗?

- -!好难吐槽...

d是微分符号,和三角差不多意思。
d^2x/dt^2,是x对t求两次导的意思,d^2指的是求两次导,dt^2实际上是(dt)^2。
只是算法问题,你再领略下微分。
不妨从我对加速度的理解入手,并希望对你知识归纳有所帮助:加速度是表示速度变化快慢的物理量,由于速度是矢量,因此不仅包含速度大小改变引起的特例:直线

微积分究竟是牛顿发明的还是莱布尼茨?

牛顿和莱布尼茨分别从各自不同角度发明了微积分。牛顿是从物理学的角度发明出的微积分。莱布尼兹是从数学角度,采用了合理的数学符号进行表述,比较直观和方便理解,这些符号一直用到了现在还在应用。

十七世纪下半叶,在前人工作的基础上,英国大科学家牛顿和德国数学家莱布尼茨分别在自己的国度里独自研究和完成了微积分的创立工作,虽然这只是十分初步的工作。

他们的最大功绩是把两个貌似毫不相关的问题联系在一起,一个是切线问题(微分学的中心问题),一个是求积问题(积分学的中心问题)。

扩展资料:

牛顿的发展

牛顿在1671年写了《流数术和无穷级数》,这本书直到1736年才出版,它在这本书里指出,变量是由点、线、面的连续运动产生的,否定了以前自己认为的变量是无穷小元素的静止集合。他把连续变量叫做流动量,把这些流动量的导数叫做流数。

牛顿在流数术中所提出的中心问题是:已知连续运动的路径,求给定时刻的速度(微分法);已知运动的速度求给定时间内经过的路程(积分法) 。

莱布尼茨的发展

德国的莱布尼茨(又译“莱布尼兹”)是一个博才多学的学者,1684年,他发表了现在世界上认为是最早的微积分文献,这篇文章有一个很长而且很古怪的名字《一种求极大极小和切线的新方法,它也适用于分式和无理量,以及这种新方法的奇妙类型的计算》。

就是这样一篇说理也颇含糊的文章,却有划时代的意义。它已含有现代的微分符号和基本微分法则。

1686年,莱布尼茨发表了第一篇积分学的文献。他是历史上最伟大的符号学者之一,他所创设的微积分符号,远远优于牛顿的符号,这对微积分的发展有极大的影响。现今我们使用的微积分通用符号就是当时莱布尼茨精心选用的。

参考资料来源:百度百科-微积分-微积分历史

在创立微积分方面,莱布尼茨与牛顿功绩相当。就发明时间而言,牛顿早于莱布尼茨;就发表时间而言,莱布尼茨则先于牛顿。公认:牛顿和莱布尼茨都是微积分的发明人,他们的微积分各有特色。牛顿和莱布尼茨从不同的角度工作,各自独立地发现微积分基本定理,并建立了一套有效的微分和积分算法,他们都把微积分从几何形式中解脱出来,采用了代数方法和记号,从面扩展了它的应用范围,都把面积、体积及以前作为和来处理的问题归结到积分(反微分)。这样,速度、切线、极值、求和的问题全都归结为微分和积分。
牛顿对微积分的研究是从力学或运动学的角度,从速度概念开始,考虑了速度的问题。牛顿把自己的发现称为“流数术”,他把连续变化的量称为流动量或流量;把无限小的时间间隔叫做瞬;而流量的速度,也就是流量在无限小时间内的变化率,则称为流动率或流数。因此牛顿的“流数法”就是以流量、流数和瞬为基本概念的微积分学。莱布尼茨则更多地从几何学的角度,从求切线问题开始,突出了切线的概念。他研究了求曲线的切线问题和求曲线下的面积问题的相互联系,明确指出了微分和积分是互逆的两个运算过程。
由于莱布尼茨的微分符号和积分符号都简明易懂、方便好用,一直被人们沿用至今。
是牛顿发明的, 牛顿在1665年~1666年发明。莱布尼兹在1673年~1676年发明。所以是牛顿发明。牛顿虽然没发表,但是他先发明。莱布尼兹虽然发表了,但是他是后发明的。按照时间关系,也是他的先发明。虽然它是用密码表示,但也是他先发明。他(牛顿)在1687年在《自然哲学的数学原理》上发表。他(莱布尼兹)在1684年发表的论文。是牛顿先发明,莱布尼兹先发表。
吴田田的答案是不错的,基本上,两个人从不同的角度,各自独立的发明了微积分,莱布尼兹是从数学角度,采用了合理的数学符号进行表述,比较直观和方便理解,这些符号一直用到了现在还在应用。牛顿是从物理学的角度发明出的微积分。
牛顿和莱布尼兹分别发明的.

莱布尼兹于1673~1676年间发明了微积分,1684年公布了论文;牛顿于1665~1666年间发明了微积分,1687年公布在巨著《自然哲学的数学原理》中。微积分到底是谁发明的,这在世界科学史上曾是一桩公案。

是牛顿发明了微积分吗?

是牛顿发明了微积分,但是,德国哲学家和数学家戈特弗里德•莱布尼兹(Gottfried Leibnitz, 1646—1716 )同样也是发明微积分的科学家,两人发明微 积分都是为了解释物理规律。牛顿的发明要早于莱布尼兹,但是他没有发表他 的成果,莱布尼兹于1684年发表了自己的研究成果,紧接着1693年牛顿也发表了自己的成果。在书中,他们分别使用了不同的数学符号,但是由于莱布尼兹的 微积分更高级,随即被广泛采用,这种情形导致了两人之间的矛盾。两人之间的 矛盾很快变成了有关国家尊严的摩擦,英国科学家一度拒绝采用莱布尼兹的微 积分,无论怎样,由于牛顿微积分系统要早于莱布尼兹的,所以牛顿被认为是微积分的发明者。

在牛顿的全部科学贡献中数学成就占有突出的地位。他数学生涯中的第一项创造性成果就是发现了二项式定理。据牛顿本人回忆他是在1664年和1665年间的冬天在研读沃利斯博士的《无穷算术》时试图修改他的求圆面积的级数时发现这一定理的。

笛卡尔的解析几何把描述运动的函数关系和几何曲线相对应。牛顿在老师巴罗的指导下在钻研笛卡尔的解析几何的基础上找到了新的出路。可以把任意时刻的速度看是在微小的时间范围里的速度的平均值这就是一个微小的路程和时间间隔的比值当这个微小的时间间隔缩小到无穷小的时候就是这一点的准确值。这就是微分的概念。

求微分相当于求时间和路程关系得在某点的切线斜率。一个变速的运动物体在一定时间范围里走过的路程可以看作是在微小时间间隔里所走路程的和这就是积分的概念。求积分相当于求时间和速度关系的曲线下面的面积。牛顿从这些基本概念出发建立了微积分。

微积分的创立是牛顿最卓越的数学成就。牛顿为解决运动问题才创立这种和物理概念直接联系的数学理论的牛顿称之为"流数术"。它所处理的一些具体问题如切线问题、求积问题、瞬时速度问题以及函数的极大和极小值问题等在牛顿前已经得到人们的研究了。但牛顿超越了前人他站在了更高的角度对以往分散的努力加以综合将自古希腊以来求解无限小问题的各种技巧统一为两类普通的算法——微分和积并确立了这两类运算的互逆关系从而完成了微积分发明中最关键的一步为近代科学发展提供了最有效工具开辟了数学上的一个新纪元。

牛顿没有及时发表微积分的研究成果他研究微积分可能比莱布尼茨早一些但是莱布尼茨所采取的表达形式更加合理而且关于微积分的著作出版时间也比牛顿早。

2001年,备受期待的电影《美丽心灵》上映,影片以诺贝尔经济学奖数学家约翰·纳什的生平经历为基础,讲述了他患有精神分裂症但却在博弈论和微分几何学领域取得骄人成绩的励志故事。

影片当中有这样一个情节:

教室里,纳什教授在给二十几个学生上课。教室窗外的楼下有几个工人正施工,机器的响声成了刺耳的噪音,于是纳什走到窗前狠狠地把窗户关上。马上有同学提出意见:“教授,请别关窗子,实在太热了!”而纳什教授一脸严肃地回答说:“课堂的安静比你舒不舒服重要得多!”

正当教授一边自语一边在黑板上写公式的时候,一位叫阿丽莎的女同学走到窗边打开了窗户。电影中纳什用责备的眼神看着阿丽莎,而阿丽莎却对窗外的工人说道:“打扰一下,我们有点小小的问题,关上窗户,这里会很热;开着,却又太吵。我想能不能请你们先修别的地方,大约45分钟就好了。”正在干活的工人愉快地答应了。看罢,纳什教授一边微笑,一边评论她的做法似地对同学们说:“你们会发现在多变量的微积分中,往往一个难题会有多种解答。”

正如纳什教授口中的描述,“微积分”是一种变量的数学。

微积分是高等数学中研究函数的微分、积分以及有关概念和应用的数学分支。它是数学的一个基础学科。内容主要包括极限、微分学、积分学及其应用。微积分创立之前的数学工具,研究对象和解决的问题都是属于静态的,就是所谓积分的方法。精确而瞬时的动态计算必然要涉及到微分的概念。所以,将微分和积分的理论统一起来的微积分学,本质上是一种运动的数学。

作为一门学科,微分和积分的思想早在古代就已经产生了。公元前三世纪,古希腊的阿基米德在研究解决抛物弓形的面积、球和球冠面积、旋转双曲体的体积等问题中,就隐含着近代积分学的思想。而在我国的《庄子·天下篇》中,记有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”。这些都是朴素的极限概念,正是微分学的基础思想。

17世纪初期,伽利略和开普勒在天体运动中所得到的一系列观察和实验结果,导致科学家们对新一代数学工具的强烈需求,也激发了新型数学思想的诞生。从大量的数据中,如何才能抽象出大自然的秘密,也就是物体的运动规律来呢?

在伽利略的时代,已经有了速度的概念。那时的科学家们已经知道运动距离与运动时间相除得到速度。如果物体运动的快慢始终一样,那就叫匀速运动,否则就是非匀速运动。伽利略在实验中发现,在地球引力持久作用下物体的运动,快慢并非始终一致的,开始时下落得比较慢,后来则下落得越来越快。伽利略又发现,无论是在下落的开始还是最后,速度增加的效果是一样的,这也就是我们现在所熟知的说法:“地面上自由落体的运动是一种等加速度运动”。

速度、加速度、匀速、匀加速、平均速度、瞬时速度……现在学生很容易理解概念,但在当时,这些名词却曾经困惑过像伽利略这样的大师。从定义平均速度,到定义瞬时速度,是概念上的一个飞跃。平均速度很容易计算:用时间去除距离就可以了。但是,如果速度和加速度每时每刻都在变化的话,又怎么办呢?

可以相信,开普勒在总结他的行星运动三定律时,也曾经有类似的困惑。开普勒得出了行星运动的轨迹是个椭圆,他也认识到行星沿着这个椭圆轨迹运动时,速度和加速度的方向和大小都在不停地变化。但是,他尚未有极限的概念,也没有曲线的切线及法线的相关知识,不知如何描述这种变化,于是,便只好用“行星与太阳的连线扫过的面积”这种静态积分量来表达他的第二定律。

速度的概念

速度  英文velocity
  速度是表示物体运动快慢的物理量.在匀速直线运动中,速度在数值上等于单位时间内通过的路程.
  也称位移的变化率。
  可定义为:单位时间内,运动物体位移的变化量。大小等于物体在单位时间内通过的路程(无往返的直线运动)
  或定义为:物理学中用位移与发生这个位移所用时间的比值表示物理运动的快慢
  速度是矢量,有大小,也有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向就是物体运动的方向.
  速度的单位是长度单位和时间单位的导出单位,在国际单位制中是:米/秒(m/s)
  常用的还有:厘米/秒(cm/s)、千米/小时(码)(km/h)
、英里/小时(mile
per
hour;mph)
  速度是用比值形式表示的物理量,定义式为:v=s/t
  计算公式:v=s/t
v表示速度
s表示通过位移
t表示通过这段位移所用时间。
  在变速运动v表示平均速度
  “速度”一词本是描述物体运动的方向和位置变化快慢的物理量,速度只能说明物体的运动状态而不是其它.
  速度反映运动快慢,“速度”这个词也被延伸到语言中表示事物发展变化的快慢。
  最快的速度是真空中的光速.(符号为c,通常取3.0*10^8m/s)
  也是网络语言:快点的意思
  眼睛能看见的速度——主要是我们眼镜的分辨能力问题,跟速度没直接的关系。
  正常我们的CRT显示器是85HZ
表示显示器的内容每秒钟刷新85次,人眼就感觉不到屏幕的闪烁了。不管速度多高,物体在你的视野内停留时间小于1/85
秒的话无法看见。
超音速飞机我们都可以看到、人造卫星我们都能看到。但这个高速的东西从你身边经过你就可能看不出,因为视野变小了,它在你的视野中停留的时间就短。
希望能够对您有所帮助。
狭义的速度一般是物理学上的概念,是指物体单位时间内的位移量。广义上的速度一般指的事物在一定时间内变化的快慢。
物理学中用速度来表示物体运动的快慢和方向。速度在数值上等于物体运动的位移跟发生这段位移所用的时间的比值。速度的计算公式为v=Δs/Δt。在国际单位制中,速度的单位是米每秒,符合是m/s或m·s-1。常用单位还有千米每小时(km/h或km·h-1)、厘米每秒(cm/s或cm·s-1)等。1m/s=3.6km/h速度是矢量,既有大小,又有方向。速度的大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,速度的方向就是物体运动的方向。
本文标题: 没有发明微积分之前,如何理解“速度”这个物理概念
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