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He alcanzado un resultado respecto al desplazamiento con intervalos de tiempo cuantificados. ¿Estoy en algo?

Hace unos días, me di cuenta de una similitud entre la distancia con aceleración constante, $d = v_i t + 1/2 a t^2$, y la suma de enteros hasta n, $(n^2 + n)/2$. Esto volvió a surgir hoy cuando decidí trabajar en algunas fórmulas para la distancia y la velocidad con aceleración constante actualizada en intervalos discretos, como sucede en las simulaciones de física que he programado.

Incremento discretamente $v$ y $x$ con aceleración constante, $v_i = 0$

  • Agrega $a\mathrm{d}t$ a $v$ en cada tick
  • Agrega $v\mathrm{d}t$ a $x$ en cada tick

$$\begin{align} v_f &= a\mathrm{d}t + a\mathrm{d}t + a\mathrm{d}t + \cdots \\ x_f &= v_1\mathrm{d}t + v_2\mathrm{d}t + v_3\mathrm{d}t + \cdots \\ v_2 &= (a\mathrm{d}t) + (a\mathrm{d}t) = 2(a\mathrm{d}t) \\ v_n &= n(a\mathrm{d}t) \\ x_f &= (a\mathrm{d}t)\mathrm{d}t + 2(a\mathrm{d}t)\mathrm{d}t + 3(a\mathrm{d}t)\mathrm{d}t + \cdots \\ x_n &= \sum_{i=0}^{n}i(a\mathrm{d}t)\mathrm{d}t = \frac{n^2 + n}{2}(a\mathrm{d}t)\mathrm{d}t \\ n &= \left\lfloor\frac{t_\text{total}}{\mathrm{d}t}\right\rfloor \\ x_f &= \frac{1}{2}\Biggl[\biggl(\frac{t_\text{total}}{\mathrm{d}t}\biggr)^2 + \frac{t_\text{total}}{\mathrm{d}t}\Biggr](a\mathrm{d}t^2) = \biggl(\frac{t_\text{total}^2}{2\mathrm{d}t^2} + \frac{t_\text{total}}{2\mathrm{d}t}\biggr)(a\mathrm{d}t^2) \\ x_f &= a\mathrm{d}t^2\times\frac{1}{2}\times\frac{t_\text{total}^2}{\mathrm{d}t^2} + \frac{1}{2}a\mathrm{d}t\frac{t_\text{total}}{\mathrm{d}t} \\ x_f &= \frac{1}{2}at_\text{total}^2 + a\mathrm{d}t\frac{t_\text{total}}{2} \\ \lim_{\mathrm{d}t\to 0} &= \frac{1}{2}at^2 = \text{normal ecuación $v_f$ donde $v_i = 0$ y $\Delta a = 0$} \end{align}$$

Me gustaría saber qué relaciones con la teoría tiene esto o una idea similar, si es que tiene alguna, y si toca algún otro tema.

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Daniel Broekman Puntos 1951

El resultado que has obtenido sería más conocido como esto:

$$\int_0^t\biggl(\int_0^{t'} a\mathrm{d}t''\biggr)\mathrm{d}t' = \frac{1}{2}at^2$$

En otras palabras, es una derivación de la fórmula para el movimiento uniformemente acelerado. Esta derivación, o algo similar, es una de las primeras cosas que los estudiantes en una buena clase introductoria de física basada en cálculo aprenden.

La única diferencia es que lo has hecho explícitamente, utilizando límites, en lugar de usar las reglas para integrar polinomios. ¡Eso es bueno! Te ayudará a entender de dónde proviene la fórmula y qué significa, y si continúas haciendo más con la integración numérica (como en tus simulaciones), va a ser muy útil saber los detalles de cómo funciona todo esto.

Ahora, considerando que esto se ha conocido durante aproximadamente 350 años, sus aplicaciones han sido bastante exploradas. Es parte de la cinemática clásica, que es una rama de la física que analiza el movimiento simple sin efectos cuánticos, por lo que no hay un significado especial para el tiempo de Planck con respecto a esta ecuación.

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