Бесплатные калькуляторы
⌕ Поиск

Примеры запросов: процентыипотекаплощадь✓ 660 работающих калькуляторов

МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ · ОНЛАЙН

Мгновенная скорость по закону движения s(t)

Мгновенная скорость тела в момент t — это производная закона движения s(t) по времени. Введите коэффициенты многочлена s(t) от свободного члена к старшему и момент времени, и калькулятор найдёт положение тела и его скорость.

✓ Бесплатно⌁ С пояснением✦ Без регистрации
▦
КАЛЬКУЛЯТОР

Введите данные

Для s(t) = 5 + 2t + 3t² введите «5 2 3». Степень до 8.
Значение t в тех же единицах, что использовались при составлении закона движения.
✓ Исходные значения передаются серверу только для выполнения расчёта. Регистрация не нужна.
ВАШ РЕЗУЛЬТАТ✓ Вычислено

Производная полинома

P(x)3·x^2 + 2·x + 5
P'(x)6·x + 2
P(x₀)21
P'(x₀)14

«Копировать картинку» помещает изображение результата в буфер обмена без сохранения файла — его можно сразу вставить в мессенджер или документ. Картинка и PDF содержат ссылку на calc-calc.ru.

Коэффициенты вводятся от постоянного члена к старшей степени; производная вычислена аналитически. Не является полноценным символьным CAS.

Был ли калькулятор полезен?Одно касание — и мы поймём, какие инструменты улучшать.
ПОДРОБНЫЙ РАЗБОР · ФОРМУЛЫ И ПРИМЕРЫ

Как найти мгновенную скорость по закону движения

Мгновенная скорость по закону движения s(t) находится дифференцированием: v(t) = s′(t). Если путь задан многочленом, производная вычисляется почленно по простому правилу — степень выходит множителем, а показатель уменьшается на единицу.

Калькулятор возвращает и положение тела в заданный момент, и скорость, поэтому им удобно проверять школьные задачи по физике и анализу и выстраивать интуицию о связи пути и скорости.

Физический смысл производной

Средняя скорость на промежутке равна отношению пройденного пути ко времени. Если промежуток сжимать до мгновения, отношение приближается к определённому числу — мгновенной скорости в данный момент.

Строгое определение: v(t) = lim (s(t + h) − s(t)) / h при h → 0. Эта величина совпадает с наклоном касательной к графику пути.

Правила дифференцирования многочлена

Производная константы равна нулю, производная a·tᵏ равна k·a·tᵏ⁻¹, а производная суммы равна сумме производных. Эти три правила достаточны для любых многочленов.

Поэтому для s(t) = a₀ + a₁t + a₂t² получаем v(t) = a₁ + 2a₂t, а ускорение a(t) = 2a₂ — постоянная величина, как и должно быть при равноускоренном движении.

Разбор числового примера

Пусть s(t) = 5 + 2t + 3t². Положение при t = 2: 5 + 4 + 12 = 21. Скорость v(t) = 2 + 6t, при t = 2 получаем 14. Ускорение постоянно и равно 6.

Для свободного падения s = 4,9·t²: в момент t = 3 с положение 44,1 м, скорость 29,4 м/с. Это согласуется с известной формулой v = g·t при g = 9,8 м/с².

Как читать результат

Положительная скорость означает движение в положительном направлении оси, отрицательная — в противоположном, а нулевая — мгновенную остановку или точку разворота. Для s = 12t − 2t² при t = 3 скорость равна 0: тело в наивысшей точке.

Положение и скорость нужно интерпретировать вместе: тело может находиться далеко от начала и при этом стоять, а может проходить начало с большой скоростью.

Как правильно вводить коэффициенты

Коэффициенты вводят в порядке возрастания степеней: свободный член, коэффициент при t, при t², и так далее. Пропущенную степень обязательно заменяют нулём: для s = 1 + t³ вводят «1 0 0 1».

Распространённая ошибка — ввести коэффициенты в порядке убывания степеней, привычном для записи на бумаге. Тогда закон окажется «перевёрнутым», и ответ будет неверным.

Границы применимости

Многочлен описывает движение приближённо и только на ограниченном промежутке времени. За его пределами экстраполяция может давать абсурдные значения, например отрицательное время падения.

Для реальных измерений положение известно лишь в отдельные моменты. Тогда скорость оценивают по разности соседних замеров, а не по производной многочлена.

От скорости к ускорению и графикам

Дифференцируя скорость ещё раз, получают ускорение. Для многочлена второй степени оно постоянно, для третьей — линейно меняется со временем. Калькулятор можно применить дважды, введя коэффициенты скорости и получив ускорение как производную.

График скорости полезно сопоставить с графиком пути: там, где путь растёт быстрее всего, скорость наибольшая, а в точках экстремума пути скорость обращается в нуль.

Проверяйте размерности: если путь в метрах, а время в секундах, то скорость в м/с, ускорение в м/с².

Если нужно найти момент остановки, решите уравнение v(t) = 0. Для закона s = 12t − 2t² оно даёт t = 3, и именно в этот момент тело меняет направление движения.

Наконец, сравните мгновенную скорость со средней за интервал: для равноускоренного движения она совпадает со скоростью в середине интервала.

Формула расчёта

ОСНОВНАЯ ФОРМУЛА

v(t) = s′(t), s(t) = a₀ + a₁t + a₂t² + … ⇒ v(t) = a₁ + 2a₂t + 3a₃t² + …

Проверенные примеры

Закон s = 5 + 2t + 3t²

Найти положение и скорость в момент t = 2.

s(2) = 5 + 4 + 12 = 21; v(t) = 2 + 6t, v(2) = 14.

Падение

s(t) = 4,9·t² (метры), момент t = 3 с.

s(3) = 44,1 м; v = 9,8·t, v(3) = 29,4 м/с.

Как пользоваться онлайн-калькулятором

  1. Запишите закон движения как многочлен по степеням t.
  2. Введите коэффициенты от свободного члена к старшему через пробел.
  3. Укажите момент времени t.
  4. Результат P′(x₀) — мгновенная скорость, P(x₀) — положение тела.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ

Частые вопросы

Почему скорость — это производная?

Скорость определяется как предел отношения изменения пути к промежутку времени при его стремлении к нулю. Это и есть производная.

Как получить ускорение?

Ускорение — производная скорости, то есть вторая производная пути. Для s = 5 + 2t + 3t² оно постоянно и равно 6.

В каких единицах получится скорость?

В единицах пути на единицу времени: метры и секунды дадут метры в секунду.

Похожие калькуляторы

ПОДЕЛИТЬСЯ ИНСТРУМЕНТОМ

Встроить на свой сайт

Вставьте этот код в HTML-блок на своём сайте. Посетители смогут пользоваться калькулятором без перехода.

Прямая ссылка: https://calc-calc.ru/embed/calc_010219/

Предварительный просмотр