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输入计算

数学公式

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结果

末速度(v)
13.416408
以你选定的单位表示
求解对象 v
国际单位制基本单位下的数值 13.416408
公式 v² = u² + 2as

这个计算器能做什么

本工具用于求解匀加速运动学公式 \(v^2 = u^2 + 2as\) 中的任意一个未知量:末速度(v)、初速度(u)、加速度(a)或位移(s)。在运动学"五大公式"中,它是唯一不含时间项的公式,因此当你已知四个量中的三个、需要快速求出第四个时,它最为合适。每个输入项都有独立的单位选择菜单,计算结果也会换算回你指定的单位。

使用方法

先在"选择计算类型"菜单中选定你要求解的量。然后输入三个已知量,并为每个量选择正确的单位(m/s、km/h、ft/s、节、g、英里等)。如需特定精度,可设置有效数字位数,随后即可读取结果。计算器内部会先将所有量统一换算为国际单位制基本单位(m/s、m/s²、m),代入公式计算,再把结果换算回你选定的单位。

公式解析

从 \(v^2 = u^2 + 2as\) 出发,各变量可分别变形为:

$$v = \sqrt{u^2 + 2as}$$ $$u = \sqrt{v^2 - 2as}$$ $$a = \frac{v^2 - u^2}{2s}$$ $$s = \frac{v^2 - u^2}{2a}$$

两个速度解都涉及开平方,因此计算器返回非负(大小)根。如果根号内的被开方数为负,则无实数解——这在物理上意味着物体在到达该位移之前就已停止或反向运动。

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Diagram showing an object accelerating along a straight line with labeled initial velocity, final velocity, acceleration, and displacement
The variables in v² = u² + 2as: initial velocity u, final velocity v, acceleration a, and displacement s.

实例演算

一辆汽车从静止开始(\(u = 0 \text{ m/s}\)),以 \(a = 3 \text{ m/s}^2\) 的加速度行驶 \(s = 30 \text{ m}\)。求 v。

$$v = \sqrt{0^2 + 2 \cdot 3 \cdot 30} = \sqrt{180} \approx 13.42 \text{ m/s}$$

约合 48.3 km/h。

Velocity versus displacement curve illustrating the relationship in the kinematic equation
Final velocity grows with displacement under constant acceleration.

常见问题

为什么有时会显示"无实数解"?在求解 v 或 u 时,根号下的数值可能变为负数(例如长距离上的强力制动)。这表示运动根本无法到达该位移,因此不存在对应的实数速度。

为什么位移为零时加速度会"无定义"?求解 a 时要除以 \(2s\),求解 s 时要除以 \(2a\);分母为零会使结果无定义,除非 u 与 v 相等。

这个计算器考虑方向吗?速度被视为沿所选正方向的标量分量。若要表示减速,请输入负的加速度值。

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