摘要
牛頓冷卻定理物理模型通常都是拿來與時間有關(guān)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(shù)衰減過程的模擬等基本原理都是構(gòu)建在牛頓冷卻定理的基礎(chǔ)之上,降低相應(yīng)的邊界條件,因而得到適宜自己應(yīng)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(huán)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(guī)律的???我們的大科學(xué)家牛頓就考慮了這個問題,并且還真發(fā)覺了這個規(guī)律,這個規(guī)律是物體體溫的增加速度和物體和
周圍當(dāng)前體溫的差成比列關(guān)系的,用物理的表示方式就是:
其中:T(t):物體當(dāng)前的氣溫
H:為周圍的氣溫
k:為比列系數(shù)
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(cè)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(zhuǎn)化可以得到如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系:
最終的結(jié)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(huán)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(dāng)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(shè)定的衰減系數(shù),經(jīng)過t時間后,物體當(dāng)前的問題是由初始?xì)鉁睾退p速度的乘積
按照牛頓冷卻公式再結(jié)合我們自己的應(yīng)用場景,可以給出我們自己的時間衰減相關(guān)的物理模型,并且這種模型的基礎(chǔ)都是基于牛頓冷卻公式。