Ableitung einer Funktion nach t

[image]

 

(Der Punkt über dem [image] del kennzeichnet die Ableitung nach der Zeit.)

 

Beispiel 1

 

Um die Geschwindigkeit eines Körpers in der Richtung oder Stärke zu ändern, muss sein Impuls [image] geändert werden. Dazu braucht man eine Kraft [image].

 

[image]

 

Beispiel 2

 

Die Leistung [image] ist der Quotient aus verrichteter Arbeit [image] oder der dafür aufgewendeter Energie [image] und der dazu benötigten Zeit.

 

[image]

 

[image]

 

Beispiel 3

 

Die Ladungsmenge (Strommenge)[image], die durch eine Fläche innerhalb einer bestimmten Zeitspanne hindurchfließt, wird als elektrische Stromstärke [image] bezeichnet.

 

[image]

 

Beispiel 4

 

Die Beschleunigung [image] eines Körpers ist eine Änderung (Ableitung) der Geschwindigkeit [image] bzw. die zweifache Ableitung des Ortes [image] nach der Zeit. Die Geschwindigkeit ist ja auch eine Ortänderung (Ableitung) [image] (Darstellung als Vektor).

 

[image]

 

(Die zweite Ableitung nach der Zeit wird mittels zweier Punkte über dem [image] del ausgedrückt. Innerhalb von Formeln erhalten die Variablen selber die Punkte.)

 

[image] (Geschwindigkeit)

 

[image] (Beschleunigung)

 

Beispiel

 

Die Kraft [image] ist definiert als das Produkt aus Masse [image] und der Beschleunigung [image].

 

[image]

 

Bei der Erdbeschleunigung ist eine alternative Schreibweise möglich. Die Variable [image] ist die zweite Komponente eines Ortsvektors [image].

 

[image]

 

Der Beschleunigungsvektor [image] ist die zweifache Ableitung [image] nach dem Ort.

 

[image]

 

Die Erdbeschleunigung wirkt nur senkrecht, also nur auf die [image]-Komponente. Daher sind die anderen Komponenten null.

 

[image]

 

Dann lautet die Kraftgleichung bezüglich der Erdbeschleunigung so:

 

[image]

 

Mit einem Punkt über dem Del. Bei bekannten Funktionen wird ein Punkt direkt über die Variable geschrieben.

 

[image]

 

[image] (Geschwindigkeit)

Alte Notation:

 

[image]

 

[image]