Del en coordenadas cilíndricas y esféricas - Del in cylindrical and spherical coordinates

Esta es una lista de algunas fórmulas de cálculo vectorial para trabajar con sistemas de coordenadas curvilíneas comunes .

Notas

  • Este artículo utiliza la notación estándar ISO 80000-2 , que reemplaza a ISO 31-11 , para coordenadas esféricas (otras fuentes pueden invertir las definiciones de θ y φ ):
    • El ángulo polar se denota por : es el ángulo entre el eje z y el vector radial que conecta el origen con el punto en cuestión.
    • El ángulo azimutal se denota por : es el ángulo entre el eje xy la proyección del vector radial sobre el plano xy .
  • La función atan2 ( y , x ) se puede utilizar en lugar de la función matemática arctan ( y / x ) debido a su dominio e imagen . La función arctan clásica tiene una imagen de (−π / 2, + π / 2) , mientras que atan2 se define para tener una imagen de (−π, π] .

Coordinar conversiones

Conversión entre coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas
De
cartesiano Cilíndrico Esférico
Para cartesiano N / A
Cilíndrico N / A
Esférico N / A

Conversiones de vectores unitarios

Conversión entre vectores unitarios en sistemas de coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas en términos de coordenadas de destino
cartesiano Cilíndrico Esférico
cartesiano N / A
Cilíndrico N / A
Esférico N / A
Conversión entre vectores unitarios en sistemas de coordenadas cartesianos, cilíndricos y esféricos en términos de coordenadas de origen
cartesiano Cilíndrico Esférico
cartesiano N / A
Cilíndrico N / A
Esférico N / A

Fórmula del

Tabla con el operador del en coordenadas cartesianas, cilíndricas y esféricas
Operación Coordenadas cartesianas ( x , y , z ) Coordenadas cilíndricas ( ρ , φ , z ) Coordenadas esféricas ( r , θ , φ ) , donde θ es el ángulo polar y φ es el ángulo azimutal
Campo vectorial A
Gradiente f
Divergencia ∇ ⋅ A
Curl ∇ × A
Operador de Laplace 2 f ≡ ∆ f
Vector Laplaciano 2 A ≡ ∆ A

Derivado material ( A ⋅ ∇) B

Tensor ∇ ⋅ T (no confundir con divergencia de tensor de segundo orden )

Desplazamiento diferencial d
Área normal diferencial d S
Volumen diferencial dV
^ α Esta página utilizapara el ángulo polar ypara el ángulo azimutal, que es una notación común en física. La fuente que se usa para estas fórmulas se usapara el ángulo azimutal ypara el ángulo polar, que es una notación matemática común. Para obtener las fórmulas matemáticas, cambieyen las fórmulas que se muestran en la tabla anterior.

Reglas de cálculo no triviales

  1. ( Fórmula de Lagrange para del)

Derivación cartesiana

Nabla cartesian.svg

Las expresiones para y se encuentran de la misma manera.

Derivación cilíndrica

Nabla cilíndrico2.svg

Derivación esférica

Nabla spherical2.svg

Fórmula de conversión de vector unitario

El vector unitario de un parámetro de coordenadas u se define de tal manera que un pequeño cambio positivo en u hace que el vector de posición cambie de dirección.

Por lo tanto,

donde s es el parámetro de longitud del arco.

Para dos conjuntos de sistemas de coordenadas y , según la regla de la cadena ,

Ahora, aislamos el componente. Porque , vamos . Luego divida en ambos lados para obtener:

Ver también

Referencias

enlaces externos