Operador nabla en coordenades cilíndriques i esfèriques

article de llista de Wikimedia

En càlcul vectorial, l'operador nabla és un operador diferencial vectorial representat amb el símbol nabla ∇. En coordenades cartesianes tridimensionals R3 amb coordenades (x, y, z), l'operador nabla es pot definir com:

En els sistemes de coordenades cilíndriques i esfèriques les expressions esdevenen més complexes i es detallen en la següent llista de fórmules de càlcul vectorial.

Notes modifica

  • Aquest article utilitza la notació estàndard ISO 80000-2, que reemplaça la ISO 31-11, pel sistema de coordenades esfèriques (altres fonts poden haver revertit la definició dels angles θ i φ):
    • L'angle polar es denota amb la lletra grega θ: es tracta de l'angle entre l'eix positiu z i el radial del vector que connecta l'origen amb el punt en qüestió.
    • L'angle azimutal es denota amb la lletra grega φ i és l'angle entre l'eix x positiu i la projecció del vector radial en el pla xy.
  • La funció atan2(x,y) es pot utilitzar en comptes de la funció matemàtica arctan (y/x), atesos el seu domini i imatge. Mentre la clàssica funció arctan té una imatge de (−π/2, +π/2), atan2 es defineix amb una imatge de (−π, π].

Conversions de sistemes de coordenades modifica

Conversions entre sistemes de coordenades cartesianes, cilíndriques i esfèriques
De
Cartesià Cilíndric Esfèric
A Cartesià N/A    
Cilíndric   N/A  
Esfèric     N/A

Conversions de vectors unitaris modifica

Conversió entre vectors unitaris en sistemes de coordenades cartesianes, cilíndriques i esfèriques en termes de coordenades de destinació
Cartesià Cilíndric Esfèric
Cartesià N/A    
Cilíndric   N/A  
Esfèric     N/A
Conversió entre vectors unitaris en sistemes de coordenades cartesianes, cilíndriques i esfèriques en termes de coordenades de d'origen
Cartesià Cilíndric Esfèric
Cartesià N/A    
Cilíndric   N/A  
Esfèric     N/A

Fórmules amb l'operador nabla modifica

Taula amb l'operador nabla en coordenades cartesianes, cilíndriques i esfèriques
Operació Coordenades cartesianes (x, y, z) Coordenades cilíndriques (ρ, φ, z) Coordenades esfèriques (r, θ, φ), on θ és l'angle polar i φ és l'angle azimutalα
Un camp vectorial A      
Gradient f      
Divergència ∇ ⋅ A      
Rotacional ∇ × A      
Operador laplacià ∇²f ≡ ∆f      
Vector laplacià ∇²A ≡ ∆A  

 

 

Derivada materialα[1] (A ⋅ ∇)B      
Tensor de divergència ∇ ⋅ T      
Desplaçament diferencial d      
Normal d'àrea diferencial dS      
Volum diferencial dV      
Aquesta pàgina utilitza   per l'angle polar i   per l'angle azimutal, que és la notació habitual en física. La font que s'utilitza per aquestes fórmules utilitza   per l'azimut i   per l'angle polar, que és la notació habitual en matemàtiques. Per tal d'obternir les fórmules en notació matemàtica, canviï's   i   en les fórmules de la taula.

Normes de càlcul no trivials modifica

  1.   (Operador laplacià)
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  

Derivació cartesiana modifica

 
Element infinitesimal en coordenades cartesianes

 

 

Les expressions per   i   s'obtenen de la mateixa manera.

Derivació cilíndrica modifica

 
Element infinitesimal en coordenades cilíndriques


 

 

 

 

 

Derivació esfèrica modifica

 
Element infinitesimal en coordenades esfèriques.

 

 

 

 

 

Vegeu també modifica

Referències modifica

  1. Weisstein, Eric W. «Convective Operator». Mathworld. [Consulta: 23 març 2011].