Silindirik ve küresel koordinatlarda del

testwiki sitesinden
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla

Bu liste eğrisel koordinat sistemleri ile çalışılırken genel olarak kullanılan vektör hesabı formüllerinin bir listesidir.

Not

  • Bu sayfada standart fizik gösterim kullanır. küresel koordinatlar için, θ açısı yarıçap vektörünün z ekseni ile olan açısıdır ve Söz konusu noktaya orijinden bağlanır. ϕ açısı yarıçap vektörünün x-y yüzeyine izdüşümü ile ve x ekseni ile olan açıdır. Bazı kaynaklar θ ve ϕ yi ters tanıtırlar, bu anlam bağlamında böyle bir bağlantı kurulmamalıdır.
  • atan2(y, x) fonsiyonu kendi etki ve görüntü nedeniyle matematiksel fonksiyon arctan(y/x) yerine kullanılabilir, klasik arctan(y/x) görüntüsü (-π/2, +π/2)aralığında idi, buradaki atan2(y, x) (-π, π] aralığındadır. (Küresel koordinatlarda Del için ifadelerin düzeltilmesi gerekebilir)
  • Dönüşümler kartezyen koordinatlardan silindirik ve küreseledir.
del operatörü ile Silindirik küresel ve parabolik silindirik koordinatlar tablosu
işlem Kartezyen koordinatlar (x, y,z) Silindirik koordinatlar (ρ,φ,z) Küresel koordinatlar (r,θ,φ) Parabolik silindrik koordinatlar (σ,τ,z)
Koordinat Tanımları ρ=x2+y2ϕ=arctan(y/x)z=z x=ρcosϕy=ρsinϕz=z x=rsinθcosϕy=rsinθsinϕz=rcosθ x=στy=12(τ2σ2)z=z
r=x2+y2+z2θ=arccos(z/r)ϕ=arctan(y/x) r=ρ2+z2θ=arctan(ρ/z)ϕ=ϕ ρ=rsin(θ)ϕ=ϕz=rcos(θ) ρcosϕ=στρsinϕ=12(τ2σ2)z=z
Birim Vektölerin Tanımları ρ^=x𝐱^+y𝐲^x2+y2ϕ^=y𝐱^+x𝐲^x2+y2𝐳^=𝐳^ 𝐱^=cosϕρ^sinϕϕ^𝐲^=sinϕρ^+cosϕϕ^𝐳^=𝐳^ 𝐱^=cosϕ(sinθ𝒓^+cosθθ^)sinϕϕ^𝐲^=sinϕ(sinθ𝒓^+ cosθθ^)+cosϕϕ^𝐳^=cosθ𝒓^sinθθ^ σ^=ττ2+σ2𝐱^στ2+σ2𝐲^τ^=στ2+σ2𝐱^+ττ2+σ2𝐲^𝐳^=𝐳^
𝐫^=x𝐱^+y𝐲^+z𝐳^x2+y2+z2θ^=z(x𝐱^+y𝐲^)(x2+y2)𝐳^x2+y2+z2x2+y2ϕ^=y𝐱^+x𝐲^x2+y2 𝐫^=ρρ2+z2ρ^+zρ2+z2𝐳^θ^=zρ2+z2ρ^ρρ2+z2𝐳^ϕ^=ϕ^ ρ^=sinθ𝐫^+cosθθ^ϕ^=ϕ^𝐳^=cosθ𝐫^sinθθ^
Bir vektör alanı𝐀 Ax𝐱^+Ay𝐲^+Az𝐳^ Aρρ^+Aϕϕ^+Az𝒛^ Ar𝒓^+Aθθ^+Aϕϕ^ Aσσ^+Aττ^+Aϕ𝒛^
Gradyan

f

fx𝐱^+fy𝐲^+fz𝐳^ fρρ^+1ρfϕϕ^+fz𝒛^ fr𝒓^+1rfθθ^+1rsinθfϕϕ^ 1σ2+τ2fσσ^+1σ2+τ2fττ^+fz𝒛^
Diverjans

𝐀

Axx+Ayy+Azz 1ρ(ρAρ)ρ+1ρAϕϕ+Azz 1r2(r2Ar)r+1rsinθθ(Aθsinθ)+1rsinθAϕϕ 1σ2+τ2((σ2+τ2Aσ)σ+(σ2+τ2Aτ)τ)+Azz
Curl ×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^  (1σ2+τ2AzτAτz)σ^(1σ2+τ2AzσAσz)τ^+1σ2+τ2((σ2+τ2Aσ)τ(σ2+τ2Aτ)σ)𝒛^ 
Laplace işlemcisiΔf=2f 2fx2+2fy2+2fz2 1ρρ(ρfρ)+1ρ22fϕ2+2fz2 1r2r(r2fr)+1r2sinθθ(sinθfθ)+1r2sin2θ2fϕ2 1σ2+τ2(2fσ2+2fτ2)+2fz2
Vektör Laplasyeni Δ𝐀=2𝐀 ΔAx𝐱^+ΔAy𝐲^+ΔAz𝐳^ (ΔAρAρρ22ρ2Aϕϕ)ρ^+(ΔAϕAϕρ2+2ρ2Aρϕ)ϕ^+(ΔAz)𝒛^  (ΔAr2Arr22r2sinθ(Aθsinθ)θ2r2sinθAϕϕ)𝒓^+(ΔAθAθr2sin2θ+2r2Arθ2cosθr2sin2θAϕϕ)θ^+(ΔAϕAϕr2sin2θ+2r2sinθArϕ+2cosθr2sin2θAθϕ)ϕ^
Malzeme türevi[1]

(𝐀)𝐁

(Axx+Ayy+Azz)Bx𝒙^+(Axx+Ayy+Azz)By𝒚^+(Axx+Ayy+Azz)Bz𝒛^ (AρBρρ+AϕρBρϕ+AzBρzAϕBϕρ)ρ^+(AρBϕρ+AϕρBϕϕ+AzBϕz+AϕBρρ)ϕ^+(AρBzρ+AϕρBzϕ+AzBzz)𝒛^ (ArBrr+AθrBrθ+Aϕrsin(θ)BrϕAθBθ+AϕBϕr)𝒓^+(ArBθr+AθrBθθ+Aϕrsin(θ)Bθϕ+AθBrrAϕBϕcot(θ)r)θ^+(ArBϕr+AθrBϕθ+Aϕrsin(θ)Bϕϕ+AϕBrr+AϕBθcot(θ)r)ϕ^
Diferansiyel yer değiştirme d𝐥=d𝐱+d𝐲+d𝐳=dx𝐱^+dy𝐲^+dz𝐳^ d𝐥=dρ+dϕ+d𝐳=dρρ^+ρdϕϕ^+dz𝒛^ d𝐥=d𝐫+dθ+dϕ=dr𝐫^+rdθθ^+rsinθdϕϕ^ d𝐥=σ2+τ2dσσ^+σ2+τ2dττ^+dz𝒛^
Diferansiyel yüzey normali d𝐒=d𝐲×d𝐳+d𝐳×d𝐱+d𝐱×d𝐲=dydz𝐱^+dxdz𝐲^+dxdy𝐳^ d𝐒=dϕ×d𝐳+d𝐳×dρ+dρ×dϕ=ρdϕdzρ^+dρdzϕ^+ρdρdϕ𝐳^ d𝐒=dθ×dϕ+dϕ×d𝐫+d𝐫×dθ=r2sinθdθdϕ𝐫^+rsinθdϕdrθ^+rdrdθϕ^ d𝐒=σ2+τ2,dτdzσ^+σ2+τ2dσdzτ^+σ2+τ2dσ,dτ𝐳^
Diferansiyel hacim dV=dxdydz dV=ρdρdϕdz dV=r2sinθdrdθdϕ dV=(σ2+τ2)dσdτdz,
önemli birtakım hesaplama kuralları:
  1. div gradf=(f)=2f=Δf (Laplasyen)
  2. curl gradf=×(f)=𝟎
  3. div curl𝐀=(×𝐀)=0
  4. curl curl𝐀=×(×𝐀)=(𝐀)2𝐀 (Vektör çarpımı için Lagrange formülünü kullanarak)
  5. Δ(fg)=fΔg+2fg+gΔf

Ayrıca bakınız

Kaynakça

Şablon:Kaynakça

Dış bağlantılar