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Für die Kinetische Energie im relativistischen Fall gilt:

\( T=m_{0} c^{2}\left\{\frac{1}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}-1\right\} \)

Und als ich mir die Herleitung in einem Buch angeschaut habe, stand da etwas das ich mathematisch nicht ganz verstanden habe und zwar:

\( \int \limits_{v=0}^{v=v} v d(m v) \)
mit \( d(m v)=d\left(\frac{m_{0} v}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}}\right)=\frac{m_{0}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}} d v+\frac{m_{0} v^{2}}{c^{2}\left(1-\frac{v^{2}}{c^{2}}\right)^{3 / 2} } dv\)

Wobei die Masse im relativistischen Fall:

\( m=\frac{m_{0}}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}} \)

Könnte mir jemand erklären wie ich von d(mv) auf das was im Buch stand, kommen kann ? Ich verstehe die Mathematik dahinter nicht.

Wie man integriert, verstehe ich schon aber wie gesagt ich verstehe nicht wie man von d(mv) auf diese 2 Brüche kommen kann

Vielen Dank im voraus!

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Aloha :)

Für das totale Differential eines Produktes gilt nach der Produktregel:

$$d(mv)=dm\cdot v+m\cdot dv=v\cdot\frac{dm}{dv}\,dv+m\,dv=v\cdot \frac{d}{dv}\left(\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\right)\,dv+\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\,dv$$$$\phantom{d(mv)}=v\cdot\left(-\frac{1}{2}\,\frac{m_0}{\left(1-\frac{v^2}{c^2}\right)^{3/2}}\cdot\left(-\frac{2v}{c^2}\right)\right)dv+\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\,dv$$$$\phantom{d(mv)}=\frac{m_0v^2}{c^2\left(1-\frac{v^2}{c^2}\right)^{3/2}}dv+\frac{m_0}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}\,dv$$

Avatar von 152 k 🚀

Vielen Vielen Dank hat mir echt weitergeholfen

könntest du mir sagen wann man eigentlich das totale Differential benötigt bzw. welche Bedeutung es hat und wann es nützlich wird ? wir hatten es auf der Schule nicht und ich versuch es mir selbst beizubringen aber ich verstehe ehrlich gesagt immer noch nicht, was es eigentlich ist.


Vielen Dank im voraus

Betrachte eine Funktion \(f(x,y)\), die von 2 Parametern \(x\) und \(y\) abhängt. Du kannst diese Funktion partiell nach \(x\) ableiten (und dabei \(y\) als Konstante betrachten), also \(\frac{\partial f}{\partial x}\) berechnen, wenn du wissen möchtest, wie sich die Funktion bei kleinen Änderungen \(dx\) von \(x\) ändert. Ebenso kannst du die Funktion partiell nach \(y\) ableiten (und dabei \(x\) als Konstante betrachten), also \(\frac{\partial f}{\partial y}\) berechnen, wenn du wissen möchtest, wie sich die Funktion bei kleinen Änderungen \(dy\) von \(y\) ändert.

Wenn du aber wissen möchtest, wie sich die Funktion \(f\) ändert, wenn beide Variablen \(x\) und \(y\) zugleich variabel sind, kannst du die totale Ableitung bestimmen. Dazu benötigst du eine Variable, von der sowohl \(x\) als auch \(y\) abhängt. In der Regel ist diese Variable die Zeit \(t\). Das heißt, du kannst Funktionen der Form \(x=x(t)\) und \(y=y(t)\) angeben. Nach der Kettenregel ist dann die totale Ableitung:$$\frac{d}{dt}f(x(t),y(t))=\frac{\partial f}{\partial x}\,\frac{dx}{dt}+\frac{\partial f}{\partial y}\,\frac{dy}{dt}$$Bei Integralen z.B. wird oft das totale Differential \(df\) benötigt. Dieses lautet entsprechend:

$$df(x,y)=\frac{\partial f}{\partial x}\,dx+\frac{\partial f}{\partial y}\,dy$$Das hat den großen Vorteil, dass man gar nicht wissen muss, wie \(x=x(t)\) bzw. \(y=y(t)\) konkret aussehen. In deinem Beispiel von oben braucht man z.B. gar nicht zu wissen, wie genau der zeitliche Verlauf der Geschwindigkeit \(v(t)\) ist und kann trotzdem das totale Differential \(d(mv)\) des Impulses bestimmen.

WOW Das war sehr sehr hilfreich! Bedanke mich herzlich !

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Hallo,

es gilt

$$d(m v)=\frac{d(m v)}{dv}dv$$, der mittlere Faktor ist die erste Ableitung!

Die Ableitung berechnet sich am leichtesten mit der Produktregel:

$$\frac{d(m v)}{dv}=\frac{d}{dv}(\frac{m_{0} v}{\sqrt{1-\frac{v^{2}}{c^{2}}}})=m_{0}\frac{d}{dv}(v*(1-v^2/c^2)^{-1/2})=...$$

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