摘要
牛頓冷卻定理物理模型通常都是拿來與時間有關的衰減的模型上,例如隨著時間的變化,用戶對某一個品類商品的衰減過程變化牛頓冷卻定律代碼,用戶在投票過程中對票數衰減過程的模擬等基本原理都是構建在牛頓冷卻定理的基礎之上,降低相應的邊界條件,因而得到適宜自己應用場景的模型。
牛頓冷卻定理模型
牛頓冷卻定律所描述的一件事情是,一個比較熱的物體牛頓冷卻定律代碼,在一個氣溫比這個物體低的環境下,這個較熱的物體的氣溫是要增加的,周圍的氣溫是要上升的,最后物體的氣溫和周圍的氣溫達到平衡,在這個過程中氣溫的氣溫變化是不是有規律的啊?我們的大科學家牛頓就考慮了這個問題,并且還真發覺了這個規律,這個規律是物體體溫的增加速度和物體和
周圍當前體溫的差成比列關系的,用物理的表示方式就是:
其中:T(t):物體當前的氣溫
H:為周圍的氣溫
k:為比列系數
有上述公式可以看出是一個微分等式
牛頓冷卻定理模型的求解
由上式可以看出是一個微分多項式,并且還是一個很簡單的微分等式,只要稍稍進行變化就可以進行求解:
對上式做一個變換如下:
對上式再度進行變化,并對方程兩側求積分得:
這么上述就是兩個最基本的兩個求積分的公式:
因而可以得到牛頓冷卻定理的求解:
其中B是微分等式求解的求解因子,對上式進行轉化可以得到如下的轉化關系:
最終的結果中還存在一個變量C,我們須要依照初始條件進行求解,初始條件:T(0):物體的初始體溫,H:周圍環境的氣溫,t0初始時刻,帶入上式可以得到:
把C的表達式帶入到求解的公式中可以得到:
當H等于0是就可以得到如下公式:
就可以看見牛頓冷卻公式的衰減過程,k是我們自己設定的衰減系數,經過t時間后,物體當前的問題是由初始氣溫和衰減速度的乘積
按照牛頓冷卻公式再結合我們自己的應用場景,可以給出我們自己的時間衰減相關的物理模型,并且這種模型的基礎都是基于牛頓冷卻公式。