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在物理学中,图像的面积往往具有重要的物理意义。最典型的例子是速度时间图像,其中图像与时间轴围成的面积代表物体的位移。比如这个匀速运动的例子,速度为2米每秒,运动时间5秒,面积等于速度乘以时间,得到10米,这就是物体的位移。
当物体做变速运动时,速度时间图像变成了曲线。但是面积仍然代表位移。我们可以将曲线下的面积分割成许多小矩形,每个矩形的面积代表一小段时间内的位移。所有矩形面积的和就近似等于曲线下的总面积,也就是物体的总位移。这就是积分的几何意义。
在力学中,力位移图像下的面积代表力所做的功。当力为恒定值时,图像是一条水平直线,与位移轴围成的矩形面积就等于功。比如这个例子,恒定力3牛顿作用在物体上,物体移动4米,那么功就等于力乘以位移,即3乘以4等于12焦耳。这个矩形的面积正好是12,验证了面积等于功的关系。
在电学中,电流时间图像下的面积代表通过导体横截面的电荷量。当电流恒定时,图像是水平直线,面积等于电流乘以时间。比如这个例子,恒定电流2.5安培持续4秒钟,通过的电荷量就是2.5乘以4等于10库仑。这个矩形面积正好是10,说明面积确实代表了电荷量。