测量单位教程

使用符号数学工具箱™测量单位。此页面显示如何定义单位,在等式中使用单元(包括微分方程),并验证表达式的尺寸。

定义和转换单位

使用负载单元yerunit.

u = symit;

通过使用指定单位你。单元。例如,指定距离5.米,重量50.千克,速度10.每小时公里。在显示的输出中,单位放置在方括号中[]

d = 5 * u.m w = 50 * u.kg s = 10 * u.km / u.hr
d = 5 * [m] w = 50 * [kg] s = 10 *([km] / [h])

小费

使用选项卡扩展以查找单位的名称。类型你。, 按标签,并继续打字。

单位与其他符号表达式进行处理,可以在任何标准操作或功能中使用。单位不会自动简化,可提供灵活性。支持单位的常见备用名称。万博1manbetx不支持复数。万博1manbetx

添加500.米和2公里。产生的距离不会自动简化。

d = 500 * u.m + 2 * u.km
d = 2 * [km] + 500 * [m]

简化D.通过使用简化。这简化功能自动选择单位以简化。

d =简化(d)
d =(5/2)* [km]

而不是自动选择单位,转换D.通过使用来到特定单位UnitConvert.。兑换D.米。

d = UnitConvert(D,U.m)
d = 2500 * [m]

有更多单元转换和单元系统选项。看单位转换和单元系统

找到速度如果距离D.越过了50.秒。结果具有正确的单位。

t = 50 * U.S;s = d / t
s = 50 *([m] / [s])

使用绝对或差异形式的温度单位

默认情况下,假定温度表示差异而不是绝对测量。例如,5 * U.Celsius.假设表示5摄氏度的温差。该假设允许在温度值上进行氧化算术操作。

代表绝对温度,使用kelvin,因此您不必将绝对温度与温差区分开来。

兑换23.摄氏度至开尔文,首先将其作为温度差异,然后作为绝对温度。

u = symit;t = 23 * u.celsius;diffk = UnitConvert(T,U.K)
diffk = 23 * [k]
absk = UnitConvert(T,U.K,'温度','绝对')
absk =(5923/20)* [k]

验证尺寸

在较长的表达中,视觉检查单位是困难的。您可以通过验证等式的尺寸自动检查表达式的尺寸。

首先,定义运动方程 V. 2 = V. 0. 2 + 2 一种 S. , 在哪里V.代表速度,一种代表加速度,和S.代表距离。认为S.在公里处,所有其他单位都在Si基地。展示维度检查,单位一种故意不正确。

syms v v0 a s u = symit;eqn =(v * u.m / u.s)^ 2 ==(v0 * u.m / u.s)^ 2 + 2 * a * u.m / u.s * s * u.km
Eqn = v ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)== v0 ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)+(2 * a * s)*(([KM] * [M])/ [S])

观察出现的单位EQN.通过使用Findunits.。返回的单位表明,公里和仪表都用于表示距离。

Findunits(EQN)
ans = [[km],[m],[s]]

检查单位是否具有相同的尺寸(例如长度或时间)核心机关与之'兼容的'输入。马铃薯®假设符号变量是无量纲的。核心机关返回逻辑0.错误的),意味着单位是不兼容的,没有相同的物理尺寸。

CheckUnits(EQN,'兼容')
ans =逻辑0

看着EQN.,加速一种单位不正确。更正单位并再次重新检查兼容性。EQN.现在有兼容的单位。

eqn =(v * u.m / u.s)^ 2 ==(v0 * u.m / u.s)^ 2 + 2 * a * u.m / u.s ^ 2 * s * u.km;CheckUnits(EQN,'兼容')
ans =逻辑1

现在,要检查每个维度是否始终由同一单元表示,使用核心机关与之'持续的'输入。核心机关返回逻辑0.错误的)因为米和公里均用于表示距离EQN.

CheckUnits(EQN,'一致')
ans =逻辑0

兑换EQN.到SI基本单位使单位一致。跑步核心机关再次。EQN.具有兼容和一致的单位。

EQN = UnitConvert(EQN,'SI')
eqn = v ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)== v0 ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)+(2000 * a * s)*([m] ^ 2 / [s] ^ 2)
支出(EQN)
ANS =带有字段的结构:一致:1兼容:1

完成单位后完成单位并仅需要使用无量纲方程或表达式,使用单位和方程式隔离

[EQN,单位] =隔离(EQN)
eqn = v ^ 2 == v0 ^ 2 + 2000 * a * s单位= 1 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)

您可以通过乘法将原始方程与单位返回EQN.单位并扩大结果。

展开(EQN *单位)
ans = v ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)== v0 ^ 2 *([m] ^ 2 / [s] ^ 2)+(2000 * a * s)*([m] ^ 2 / [s] ^ 2)

要计算表达式的数值,请使用符号变量使用subs,并使用中转换为数字值双倍的或者VPA.

解决EQN.为了V.。然后找到价值V.在哪里v0 = 5.a = 2.5, 和S = 10.。将结果转换为双倍。

V =解决(EQN,V);v = v(2);%选择正解vsol = subs(v,[v0 a s],[5 2.5 10]);vsol = double(vsol)
vsol = 223.6627.

在微分方程中使用单位

在标准方程中使用微分方程中的单位。本节介绍如何通过衍生速度关系来使用微分方程中的单位V.=V.0.+一种T. V. 2 = V. 0. 2 + 2 一种 S. 从加速的定义开始 一种 = D. V. D. T.

代表象征性地使用SI单元的加速定义。鉴于速度V.有单位,V.必须与正确的单位相差t = t * U.S而不仅仅是T.

syms v(t)a u = symit;t = t * U.S;%在几秒钟内= a * u.m / u.s ^ 2;每秒米的%加速度eqn1 = a == diff(v,t)
EQN1(t)= a *([m] / [s] ^ 2)== diff(v(t),t)*(1 / [s])

因为速度V.未知,没有单位,EQN1.单位不相容和不一致。

支出(EQN1)
ANS =带字段的结构:一致:0兼容:0

解决EQN1.为了V.初始速度是的条件V.0.。结果是等式v(t)=V.0.+一种T.

syms v0 cond = v(0)== v0 * u.m / U.s;eqn2 = v == dsolve(eqn1,cond)
EQN2(t)= v(t)== v0 *([m] / [s])+ a * t *([m] / [s])

通过代替,检查结果是否具有正确的尺寸RHS(EQN2)进入EQN1.并使用核心机关

ChurchUnits(Subs(EQN1,V,RHS(EQN2)))))
ANS =带有字段的结构:一致:1兼容:1

现在,得出 V. 2 = V. 0. 2 + 2 一种 S. 。因为速度是距离变化率,替代品V.随着距离的衍生物S.。再次,鉴于这一点S.有单位,S.必须与正确的单位相差t = t * U.S而不仅仅是T.

syms s(t)eqn2 = subs(eqn2,v,diff(s,t))
EQN2(t)=差异(s(t),t)*(1 / [s])== v0 *([m] / [s])+ a * t *([m] / [s])

解决EQN2.涵盖初始距离的条件是0.。获得预期的形式S.通过使用扩张

cond2 = s(0)== 0;eqn3 = s == dsolve(eqn2,cond2);eqn3 =展开(eqn3)
eqn3(t)= s(t)== t * v0 * [m] +((a * t ^ 2)/ 2)* [m]

您可以使用此等式与符号工作流程中的单位。或者,您可以通过返回右侧使用来删除单元RHS.,通过使用分离单位隔离,并使用得到的无唯一表达式。

[S单位] =隔离(RHS(EQN3))
s(t)=(a * t ^ 2)/ 2 + v0 * t单元(t)= [m]

当您需要计算表达式的数值时,使用符号变量使用subs,并使用中转换为数字值双倍的或者VPA.

找到旅行的距离8.v0 = 20.a = 1.3。将结果转换为双倍。

s =子(s,[v0 a],[20 1.3]);dist = s(8);dist = double(dist)
dist = 201.6000.

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