2.7
金属棒在受热时会因线性热膨胀而伸长。其长度变化取决于初始长度、材料的热膨胀系数以及系统温度的变化。
此处,杆的温度随时间呈二次变化。
目标是求在已知热膨胀系数的情况下,一根2米长的金属杆在恰好10秒时长度的瞬时变化率。
由于长度取决于温度,而温度又取决于时间,因此应用链式法则。
为了简化链式法则的计算,将微分过程分为两个不同的部分。
首先,长度对温度求导。该求导结果为一个常数:即初始长度与膨胀系数的乘积。
其次,利用幂法则对温度关于时间求导,得到线性变化速率。
根据链式法则,最终速率是这两个分量的乘积。将 10 秒时的已知值代入,可得到长度所需的瞬时变化率。
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