Nabla in coordinate cilindriche e sferiche: differenze tra le versioni

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imported>Giuseppe Basile 99
m Relazioni notevoli (valgono in tutti i sistemi di riferimento): Non è scritta la fonte per cui la relazione con A=B=v sia la chiave per il fluido di trasformazione meccanica Weber. Inoltre, non capisco cosa s'intende per "la chiave per il fluido di trasformazione meccanica Weber"
 
(Nessuna differenza)

Versione attuale delle 14:07, 5 dic 2023

Template:F Nel calcolo vettoriale è spesso utile conoscere come esprimere in altri sistemi di coordinate diversi da quello cartesiano.

Operatore Coordinate cartesiane (x,y,z) Coordinate cilindriche (ρ,φ,z) Coordinate sferiche (r,θ,φ)
Definizione delle coordinate   {x=ρcosϕy=ρsinϕz=z {x=rsinθcosϕ0θπy=rsinθsinϕ0ϕ<2πz=rcosθ0r<+
{ρ=x2+y2ϕ=arctan(y/x)z=z {r=x2+y2+z2θ=arccos(z/r)ϕ=arctan(y/x)
Campo vettoriale 𝐀 Ax𝐱^+Ay𝐲^+Az𝐳^ Aρρ^+Aϕϕ^+Az𝒛^ Ar𝒓^+Aθθ^+Aϕϕ^
Gradiente f fx𝐱^+fy𝐲^+fz𝐳^ fρρ^+1ρfϕϕ^+fz𝒛^ fr𝒓^+1rfθθ^+1rsinθfϕϕ^
Divergenza 𝐀 Axx+Ayy+Azz 1ρ(ρAρ)ρ+1ρAϕϕ+Azz 1r2(r2Ar)r+1rsinθθ(Aθsinθ)+1rsinθAϕϕ
Rotore ×𝐀 (AzyAyz)𝐱^+(AxzAzx)𝐲^+(AyxAxy)𝐳^  (1ρAzϕAϕz)ρ^+(AρzAzρ)ϕ^+1ρ((ρAϕ)ρAρϕ)𝒛^  1rsinθ(θ(Aϕsinθ)Aθϕ)𝒓^+1r(1sinθArϕr(rAϕ))θ^+1r(r(rAθ)Arθ)ϕ^ 
Laplaciano 2f 2fx2+2fy2+2fz2 1ρρ(ρfρ)+1ρ22fϕ2+2fz2 1r2r(r2fr)+1r2sinθθ(sinθfθ)+1r2sin2θ2fϕ2
Laplaciano di un vettore 2𝐀 2Ax𝐱^+2Ay𝐲^+2Az𝐳^ (2AρAρρ22ρ2Aϕϕ)ρ^+(2AϕAϕρ2+2ρ2Aρϕ)ϕ^+(2Az)𝒛^  (2Ar2Arr22r2sinθ(Aθsinθ)θ2r2sinθAϕϕ)𝒓^+(2AθAθr2sin2θ+2r2Arθ2cosθr2sin2θAϕϕ)θ^+(2AϕAϕr2sin2θ+2r2sinθArϕ+2cosθr2sin2θAθϕ)ϕ^
Lunghezza infinitesima d𝐥=dx𝐱^+dy𝐲^+dz𝐳^ d𝐥=dρρ^+ρdϕϕ^+dz𝒛^ d𝐥=dr𝐫^+rdθθ^+rsinθdϕϕ^
Area infinitesima d𝐒=dydz𝐱^+dxdz𝐲^+dxdy𝐳^ d𝐒=ρdϕdzρ^+dρdzϕ^+ρdρdϕ𝐳^ d𝐒=r2sinθdθdϕ𝐫^+rsinθdrdϕθ^+rdrdθϕ^
Volume infinitesimo dv=dxdydz dv=ρdρdϕdz dv=ρ2sinθdρdθdϕ

Relazioni notevoli (valgono in tutti i sistemi di riferimento)

  • divgradf=(f)=2f (Laplaciano)
  • rotgradf=×(f)=0
  • divrot𝐀=(×𝐀)=0
  • rotrot𝐀=×(×𝐀)=(𝐀)2𝐀
  • 2fg=f2g+2fg+g2f

Formula di Lagrange per il prodotto vettoriale: 𝐀×(𝐁×𝐂)=𝐁(𝐀𝐂)𝐂(𝐀𝐁)

  • (f𝐀)=f𝐀+𝐀f
  • ×f𝐀=f×𝐀𝐀×f
  • (𝐀𝐁)=(𝐀)𝐁+(𝐁)𝐀+𝐀×(×𝐁)+𝐁×(×𝐀),
che insieme a 𝐀=𝐁=𝐯 segue immediatamente Template:Senza fonte:
(𝐯)𝐯=𝐯22𝐯×(×𝐯)
  • ×(𝐀×𝐁)=𝐀(𝐁)𝐁(𝐀)+(𝐁)𝐀(𝐀)𝐁
  • (𝐀×𝐁)=𝐁(×𝐀)𝐀(×𝐁)

Nota

  • La funzione atan2(y,x) è usata al posto di arctan(y/x) per il suo dominio. La funzione arctan(y/x) ha immagine in (π/2,π/2), mentre atan2(y,x) ha immagine in (π,π].

Voci correlate

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