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关于「当质量和速度都被测量时,如何传播动能的不确定性?」

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掌握方法

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当质量和速度都被测量时,动能的不确定性通过将两个不确定性来源按平方和开根号(quadrature)相加来求得。你需要计算动能对每个变量的偏导数,将每个偏导数乘以相应的绝对不确定性,对这些项进行平方,求和,然后取平方根。

适用条件:动能公式为 K=12mv2K = \frac{1}{2}mv^2。;质量 mm 和速度 vv 都带有独立的绝对不确定性 δm\delta m 和 δv\delta v。;不确定性足够小,可以使用一阶线性近似。

认识概念

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在双变量曲面上,偏导数代表切平面在坐标方向上的斜率。对 xx 的偏导数是沿 xx 方向的斜率,对 yy 的偏导数是沿 yy 方向的斜率。

适用条件:曲面在局部足够光滑以拥有切平面。;变量被区分为 xx 和 yy。

认识概念

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花体 d 符号(∂\partial)代表偏导数。它意味着一次对多元函数中的一个特定变量求导,同时将其他所有变量视为常数。

适用条件:函数有多个独立变量。;在求偏导数期间,除了求导变量之外的所有变量都被视为常数。

理解原因

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独立的不确定性按平方和开根号相加,是因为它们代表可以将测量值推高或拉低的随机效应。如果这些效应是随机且独立的,它们的综合影响既不总是相互抵消,也不总是相加。

适用条件:两个不确定性效应是随机的。;这两个效应彼此独立。;组合由垂直的几何构造建模。