Teoria pola.doc

(135 KB) Pobierz
Teoria pola

Teoria pola

 

Niech

– obszar przestrzenny,              ;

– pole skalarne,                            ;

– pole wektorowe,                            .             

 

Wektorowym operatorem różniczkowym (operatorem Hamiltona) nazywamy symboliczny wektor ,

.

Korzystając z symbolu łatwo podać definicje funkcji pola skalarnego F i wektorowego :

·         gradient pola F

,

·         dywergencja pola

·         rotacja pola

 

 

 

Niech S – powierzchnia dwustronna,

          .

Strumieniem pola wektorowego przez powierzchnię S w kierunku wersora nazywamy całkę powierzchniową zorientowaną

 

Niech K – krzywa zamknięta

         

Cyrkulacją pola wzdłuż krzywej zamkniętej K nazywamy całkę krzywoliniową skierowaną

 

       ,   gdzie- wersor styczny do krzywej K

skierowany zgodnie z tą krzywą.

 

Wzór Stokesa

,   gdzie krzywa K i powierzchnia S mają   

                                                                                               zgodną orientację.

 

Wzór Gaussa – Ostrogradskiego

             

              .

 

 

 

 

 

Definicja

Niech ,

             .

 

Pole wektorowe nazywamy polem potencjalnym, gdy , .

 

Funkcję U nazywamy potencjałem skalarnym pola wektorowego .

 

Jeśli V – jednospójny powierzchniowo, to

 

- potencjalne

Ponadto potencjał U wyznaczamy ze wzoru

 

,

gdzie jest ustalonym punktem,

 

Przykład

 

Obliczyć pracę wykonaną przez siłę działającą wzdłuż obwodu  trójkąta DABC o wierzchołkach A(1,0,0),  B(0,1,0), C(0,0,1).

 

             

                                         

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

                                                             

             

 

 

 

 

 

 

 

 

Praca

Aby skorzystać z twierdzenia Stokesa wyznaczmy wersor normalny do trójkąta ABC. Płaszczyzna  zawierająca ten trójkąt ma równanie

,

 

 

a więc wektor normalny oraz wersor normalny mają współrzędne:

                           

 

                                                  ,    .

 

Ponadto

.

Zatem

,

gdzie

przy czym D jest rzutem DABC na płaszczyznę OXY.

 

Stąd zamieniając całkę powierzchniową niezorientowaną na całkę podwójną otrzymujemy

3

 

...
Zgłoś jeśli naruszono regulamin