二次導數的運動感覺

大部分的讀者應該有騎乘腳踏車或摩托車的經驗。 當我們沿著一條直線騎車前進前進的時候,身體不需要傾斜。 但是當我們騎在彎道上或是要過彎的時候,身體必須傾斜。 根據基本的物理知識,我們知道之所以需要傾斜,是為了抗拒離心力, 使身體平衡,不至於因為離心力而摔出去。 換句話說,傾斜是為了產生向心力。 這個向心力的方向,將是加速度的方向。

讀者請想像 y=f(x) 的函數曲線是一條路徑。 假設函數是二次可微。 再請想像自己沿著這條路徑在騎車。不妨騎快一點,感覺更明顯。 騎車的前進方向必須與 x 軸同向。 如果您感覺自己的身體必須向右手邊傾斜,這時的曲線是凹向下的, 它的二次導數是負數。 如果您感覺自己的身體必須向左手邊傾斜,這時的曲線是凹向上的, 它的二次導數是正數。

摩托車在曲線上


Created: Dec 4, 1998
Last Revised: Dec 4, 1998
© Copyright 1998 Wei-Chang Shann 單維彰