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Physical Meaning of the Derivative
Derivatives in physics express instantaneous rates of change. They tie motion, force, fields, thermodynamics, and even economic growth to a single mathematical idea.
Instantaneous rate of change
For a quantity depending on ,
(Delta):希腊字母,读作“德尔塔”,表示有限的增量。 代表自变量的增量, 代表因变量的增量。
Kinematics
- Velocity: displacement rate
- Acceleration: velocity rate
- Jerk: acceleration rate
Mechanics
- Power:
- Force (momentum rate):
For constant mass: . - Angular motion:
(theta):角位移符号,读作“西塔”。
(omega):角速度符号,读作“欧米伽”。
(alpha):角加速度符号,读作“阿尔法”。
Electromagnetism
- Current:
- Induced EMF:
(phi):磁通量符号,读作“法伊”。
(epsilon):感应电动势符号,读作“艾普西龙”。
- Inductor voltage:
- Capacitor current:
Thermodynamics
- Heat capacity:
- Entropy change:
- Temperature gradient:
Fluid mechanics
- Density:
- Pressure:
- Flow rate:
Optics
- Refractive index gradient:
- Light intensity:
Economics
- Marginal cost:
- Marginal revenue:
- Price elasticity:
Biology
- Growth rate:
- Metabolic rate:
Exercises
练习 1
For , find (1) (2) (3) and .
Reference Answer(3 个标签)
derivativesphysical meaninginstantaneous velocity
- .
练习 2
For a capacitor with and , find .
Reference Answer(3 个标签)
derivativesphysical meaninginstantaneous velocity
, so .
练习 3
If , find the density .
Reference Answer(3 个标签)
derivativesphysical meaninginstantaneous velocity
.
Summary
本文出现的符号
| 符号 | 类型 | 读音/说明 | 在本文中的含义 |
|---|---|---|---|
| 希腊字母 | Delta(德尔塔) | 有限增量或变化量 | |
| 希腊字母 | Theta(西塔) | 角位移 | |
| 希腊字母 | Omega(欧米伽) | 角速度 | |
| 希腊字母 | Alpha(阿尔法) | 角加速度 | |
| 希腊字母 | Phi(法伊) | 磁通量 | |
| 希腊字母 | Epsilon(艾普西龙) | 感应电动势 |
中英对照
| 中文术语 | 英文术语 | 音标 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 瞬时变化率 | instantaneous rate of change | /ɪnstənˈteɪniəs reɪt əv tʃeɪndʒ/ | 物理量相对于另一个变量的瞬时变化速度 |
| 速度 | velocity | /vəˈlɒsəti/ | 位移对时间的导数 |
| 加速度 | acceleration | /əkˌsɛləˈreɪʃən/ | 速度对时间的导数 |
| 加加速度 | jerk | /dʒɜːk/ | 加速度对时间的导数 |
| 功率 | power | /ˈpaʊə/ | 功随时间的变化率 |
| 动量 | momentum | /məˈmɛntəm/ | 质量与速度的乘积 |
| 角速度 | angular velocity | /ˈæŋɡjələ vəˈlɒsəti/ | 角位移对时间的导数 |
| 角加速度 | angular acceleration | /ˈæŋɡjələ əkˌsɛləˈreɪʃən/ | 角速度对时间的导数 |
| 电流 | current | /ˈkʌrənt/ | 电荷对时间的导数 |
| 电动势 | electromotive force | /ɪˌlɛktrəʊˈməʊtɪv fɔːs/ | 磁通量变化率的负值 |
| 热容 | heat capacity | /hiːt kəˈpæsəti/ | 内能随温度的变化率 |
| 密度 | density | /ˈdɛnsəti/ | 质量随体积的变化率 |
| 边际成本 | marginal cost | /ˈmɑːdʒɪnəl kɒst/ | 总成本随产量的变化率 |
| 边际收益 | marginal revenue | /ˈmɑːdʒɪnəl ˈrɛvənjuː/ | 总收益随产量的变化率 |
| 弹性 | elasticity | /ɪˌlæˈstɪsəti/ | 需求对价格变化的敏感度 |
