Llegué a un resultado relativo 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, ( norte 2 + norte ) / 2 . Esto volvió a surgir hoy cuando decidí trabajar algunas fórmulas para la distancia y la velocidad con aceleración constante actualizada a intervalos discretos, como sucede en las simulaciones de física que he programado.

discretamente incrementado v y X con aceleración constante, v i = 0

  • Agregar a d t a v cada tic
  • Agregar v d t a X cada tic

v F = a d t + a d t + a d t + X F = v 1 d t + v 2 d t + v 3 d t + v 2 = ( a d t ) + ( a d t ) = 2 ( a d t ) v norte = norte ( a d t ) X F = ( a d t ) d t + 2 ( a d t ) d t + 3 ( a d t ) d t + X norte = i = 0 norte i ( a d t ) d t = norte 2 + norte 2 ( a d t ) d t norte = t total d t X F = 1 2 [ ( t total d t ) 2 + t total d t ] ( a d t 2 ) = ( t total 2 2 d t 2 + t total 2 d t ) ( a d t 2 ) X F = a d t 2 × 1 2 × t total 2 d t 2 + 1 2 a d t t total d t X F = 1 2 a t total 2 + a d t t total 2 límite d t 0 = 1 2 a t 2 = normal  v F  ecuación donde  v i = 0  y  Δ a = 0

Me gustaría saber qué relaciones con la teoría tiene esto o una idea como esta, si tiene alguna, y si toca algo más.

@Kurt: ¿Conoces el cálculo integral ?

Respuestas (1)

El resultado que obtuviste sería mejor conocido así:

0 t ( 0 t a d t ) d t = 1 2 a t 2

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

La única diferencia es que lo has hecho explícitamente, usando límites, en lugar de usar las reglas para integrar polinomios. ¡Eso es bueno! Le ayudará a comprender de dónde proviene la fórmula y qué significa, y si continúa haciendo más con la integración numérica (como en sus simulaciones), será muy útil conocer los detalles de cómo funciona esto.

Ahora, teniendo en cuenta que esto se conoce desde hace unos 350 años, sus aplicaciones se han explorado bastante a fondo. Es una parte de la cinemática clásica, que es una rama de la física que analiza el movimiento simple sin ningún efecto cuántico, por lo que no tiene un significado especial para el tiempo de Planck con respecto a esta ecuación.

¡Gracias por la respuesta y el formato! La única física que hice en la escuela no tenía ningún cálculo, pero aprendí algo por mí mismo. Sin embargo, no sabía que las integrales se podían hacer con límites como las derivadas, lo cual es bueno saber. El material del que había leído sobre cálculo siempre lo tomaba desde el punto de vista de hacer lo contrario de una derivada, simplemente aplicando las reglas de la derivada al revés.
@Kurt: Hay muchas formas de definir integrales, pero la más sencilla que desearía es la integral de Riemann . Este tipo de formalización que utiliza límites tiene solo ~ 150 años, a pesar de que el resultado se conoce desde hace mucho más tiempo, como dice David. (La definición límite de derivada fue de Cauchy, y también es más reciente que el cálculo).
@Kurt: Las integrales a menudo se usan como la operación inversa de las derivadas, por lo que probablemente su material de lectura de cálculo lo presenta de esa manera, pero también se definen usando límites, como en el artículo al que Stan se vinculó. Definitivamente me haría eco de la recomendación de leer eso, o leer algún otro recurso que defina la integral de Riemann como un límite, porque para la física es importante conocer ambas interpretaciones y poder cambiar entre ellas. (El hecho de que la integral de Riemann deshaga una derivada se conoce como el primer teorema fundamental del cálculo).
De hecho, recuerdo haber leído sobre la definición de una integral como las sumas de Riemann antes, solo que no lo recordaba mucho el día que escribí esa respuesta por alguna razón. Desde entonces lo he estado revisando y es bastante intuitivo. Acabo de usar algunas integrales para derivar el volumen de una esfera e hiperesfera y otras esferas dimensionales, las integrales me resultan naturales. Me aseguraré de leer más material.