ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ

Σχετικά έγγραφα
ΘΕΩΡΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

ΕΜΒΟΛΙΜΗ ΠΑΡΑΔΟΣΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ. Μερικές βασικές έννοιες διανυσματικού λογισμού

website:

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

website:

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Ευστάθιος. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,,

ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΠΟ ΤΗ ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

13 ΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΟΡΦΩΣΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

Φυσική για Μηχανικούς

1.1 ΟΡΙΣΜΟΙ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗΣ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ

Νόμος Ampere- Διανυσματικό Δυναμικό

Μαθηματικά για μηχανικούς ΙΙ ΛΥΣΕΙΣ/ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΑΣΚΗΣΕΩΝ

Μαθηματικά για μηχανικούς ΙΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΑ ΜΕΓΕΘΗ Αριθμητικά ή Μονόμετρα μεγέθη: Όγκος Μάζα Χρόνος Ενέργεια κ.λ.π. Διανυσματικά μεγέθη: Μετατόπιση Δύναμη Ορμή Διανυσματικοί τελεστές

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ - ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ KΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΦΟΡΙΚΩΝ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ 1

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΚΑΙ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΕ ΕΙΔΙΚΑ ΚΕΦΑΛΑΙΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΩΝ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΓΙΑ ΠΟΛΙΤΙΚΟΥΣ ΜΗΧΑΝΙΚΟΥΣ

Η αρνητική φορά του άξονα z είναι προς τη σελίδα. Για να βρούμε το μέτρο του Β χρησιμοποιούμε την Εξ. (2.3). Στο σημείο Ρ 1 ισχύει

Φυσική για Μηχανικούς

p = p n, (2) website:

Δυναμική Ενέργεια σε Ηλεκτρικό πεδίο, Διαφορά ηλεκτρικού δυναμικού. Ιωάννης Γκιάλας 14 Μαρτίου 2014

( ) ( ) ( )z. HMY Φωτονική. Διάλεξη 08 Οι εξισώσεις του Maxwell. r = A r. B r. ˆ det = Βαθμωτά και διανυσματικά μεγέθη

Κ Ε Φ Α Λ Α Ι Ο ΚΑΡΤΕΣΙΑΝΟΙ ΤΑΝΥΣΤΕΣ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΤΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

ΚΙΝΗΜΑΤΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

Διάνυσμα: έχει μέτρο, διεύθυνση και φορά

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΗΓΕΣ ΜΑΓΝΗΤΙΚΟΥ ΠΕΔΙΟΥ

8η Εργασία στο Μάθημα Γενική Φυσική ΙΙΙ - Τμήμα Τ1 Ασκήσεις 8 ου Κεφαλαίου

ΦΥΕ 14 Διανύσματα. 1 Περιγραφή διανυσμάτων στο χώρο Γεωμετρική περιγραφή: Τα διανύσματα περιγράφονται σαν προσανατολισμένα ευθύγραμμα

Φυσική για Μηχανικούς

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ Ο ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

ΘΕΩΡΙΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΩΝ ΚΑΙ ΕΛΑΣΤΙΚΑ ΚΥΜΑΤΑ

Εφαρμοσμένα Μαθηματικά ΙΙ

ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ Ι ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΔΥΝΑΜΙΚΟ

ΠΡΟΣΟΧΗ : Nέα Ύλη για τις Κατατακτήριες από 2012 και μετά στην Φυσική Ι. Για το 3ο εξάμηνο. ΕΞΕΤΑΣΤΕΑ ΥΛΗ στο μάθημα ΦΥΣΙΚΗ Ι - ΜΗΧΑΝΙΚΗ

Το βαρυτικό πεδίο της Γης.

ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ( α μέρος )

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ - Τμήμα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών. «Μηχανική Συνεχούς Μέσου» (ΕΜ257) Εαρινό Εξάμηνο , Διδάσκων: Ι.

Ηλεκτρομαγνητισμός. Ηλεκτρικό πεδίο νόμος Gauss. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Δ Ι Α Φ Ο Ρ Ι Κ Ο Ι Τ Ε Λ Ε Σ Τ Ε Σ

 = 1 A A = A A. A A + A2 y. A = (A x, A y ) = A x î + A y ĵ. z A. 2 A + A2 z

Ηλεκτρομαγνητισμός. Χρήσιμες μαθηματικές έννοιες. Νίκος Ν. Αρπατζάνης

Δομή Διάλεξης. Ορισμός Ηλεκτρικού Δυναμικού και συσχέτιση με το Ηλεκτρικό Πεδίο

ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ- ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ NAVIER STOKES

ds ds ds = τ b k t (3)

ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΜΑΘΗΜΑ : ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ I (Βασικό 3 ου Εξαμήνου) Διδάσκων : Δ.Σκαρλάτος ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ. Α. Τριγωνομετρικές Ταυτότητες

ΦΥΕ 14 6η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση ( Οι ασκήσεις είναι ϐαθµολογικά ισοδύναµες)

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΡΟΛΟΓΟΣ. 5 ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ 7 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1: ΕΠΙΦΑΝΕΙΕΣ ΔΕΥΤΕΡΟΥ ΒΑΘΜΟΥ 15 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2: ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΙΣΟΣΤΑΘΜΙΚΕΣ ΟΡΙΑ ΣΥΝΕΧΕΙΑ 35

d dx ΠΑΡΑΓΩΓΟΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

< F ( σ(h(t))), σ (h(t)) > h (t)dt.

Ανασκόπηση-Μάθημα 32 Εύρεση Εμβαδού μέσω του Θεωρήματος Green- -Κυκλοφορία και εξερχόμενη ροή διανυσματικού πεδίου

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Γ. Επικαμπύλια και Επιφανειακά Ολοκληρώματα. Γ.1 Επικαμπύλιο Ολοκλήρωμα

ΘΕΜΑ 1. Ονοματεπώνυμο. Τμήμα

Experiments are the only means of knowledge. Anyother is poetry and imagination. M.Plank 2 ΟΙ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ ΤΟΥ MAXWELL

ΓΕΝΙΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ. Τμήμα Φαρμακευτικής Α εξάμηνο. Αριστείδης Δοκουμετζίδης. Ύλη. Διανύσματα. Πίνακες Ορίζουσες - Συστήματα. Διαφορικές εξισώσεις

Παραµόρφωση σε Σηµείο Σώµατος. Μεταβολή του σχήµατος του στοιχείου (διατµητική παραµόρφωση)

11. Βαθµίδα, Απόκλιση, Στροβιλισµός

1 O ΓΕΝΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΠΑΤΡΑΣ 2015 ΠΡΟΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΨΩΜΑΘΙΑΝΟΣ ΕΜΜΑΝΟΥΗΛ

ΝΟΜΟΣ ΤΟΥ GAUSS ΚΕΦ.. 23

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. ΤΕΧΝΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ 5. Εισαγωγή στη διανυσματική άλγεβρα

Ηλεκτρική ροή. Εμβαδόν=Α

Κεφάλαιο 2. Διανύσματα και Συστήματα Συντεταγμένων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ

Μ8 Η µερική παράγωγος

Εφαρμογές Νόμος Gauss, Ηλεκτρικά πεδία. Ιωάννης Γκιάλας 7 Μαρτίου 2014

Διανύσματα 1. Διανύσματα Πρόσθεση Διανυσμάτων Φυσική ποσότητα που περιγράφεται μόνο από ένα αριθμό ονομάζεται βαθμωτή.

Κλασική Hλεκτροδυναμική

Περιεχόμενα. Λίγα λόγια για τους συγγραφείς

ΦΥΣΙΚΗ. Η Φυσική είναι πειραματική επιστήμη

Φυσική για Μηχανικούς

ΕΡΓΑΣΙΑ 6. Ημερομηνία Παράδοσης: 29/6/09

ΔΥΝΑΜΙΚΟ ΔΙΑΦΟΡΑ ΔΥΝΑΜΙΚΟΥ

8. ΜΑΓΝΗΤΙΣΜΟΣ. Φυσική ΙΙ Δ. Κουζούδης. Πρόβλημα 8.6.

ΚΥΜΑΤΙΚΗ-ΟΠΤΙΚΗ 1. Σχήµα 1 Σχήµα 2

Μηχανική Πετρωμάτων Τάσεις

πάχος 0 πλάτος 2a μήκος

0 + a = a + 0 = a, a k, a + ( a) = ( a) + a = 0, 1 a = a 1 = a, a k, a a 1 = a 1 a = 1,

Εισαγωγή στο Γήινο Πεδίο Βαρύτητας. βαρύτητας (Αρχές. Υπενθυµίζεται ότι. ιανυσµάτων. της Φυσικής Γεωδαισίας)

y T - yy z x T + yy T + yz T + yx T + xy T + zy T - xz T - zx T - zz T - xx T + xx T + zx T + xz T + zz T - zy T - xy T - yx T - yz

Περιεχόμενα. Εξίσωση Συνέχειας Αστρόβιλη Ροή Εξισώσεις Κίνησης. Σειρά ΙΙ 2

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd

ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕ ΙΟ. (συνέχεια) ΝΟΜΟΣ GAUSS ΓΙΑ ΤΟ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕ ΙΟ. H ηλεκτρική ροή που διέρχεται δια µέσου µιας (τυχούσας) επιφάνειας Α είναι r r

Σφαίρα σε ράγες: Η συνάρτηση Lagrange. Ν. Παναγιωτίδης

n, C n, διανύσματα στο χώρο Εισαγωγή

ΦΥΣΙΚΗ. Η Φυσική είναι πειραματική επιστήμη

Προτεινόμενο Διαγώνισμα Φυσικής B Λυκείου Γενικής Παιδείας

Μάθημα 2 ο. Στοιχεία Θεωρίας Ελαστικότητας

Κεφάλαιο 2. Διανύσματα και Συστήματα Συντεταγμένων

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ B ΛΥΚΕΙΟΥ

u u u u u u u u u u u x x x x

Περιεχόμενα. Λίγα λόγια για τους συγγραφείς

Ακουστικό Ανάλογο Μελανών Οπών

Λύση: Η δύναμη σε ρευματοφόρο αγωγό δίνεται από την

Κεφάλαιο Η2. Ο νόµος του Gauss

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΘΕΤΙΚΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΣΚΗΣΗ-1: ΗΛΕΚΤΡΙΚΑ ΠΕΔΙΑ

Transcript:

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΔΙΑΝΥΣΜΑΤΙΚΟΥ ΛΟΓΙΣΜΟΥ A u B Μέτρο Διεύθυνση Κατεύθυνση (φορά) Σημείο Εφαρμογής Διανυσματικά Μεγέθη : μετάθεση, ταχύτητα, επιτάχυνση, δύναμη Μονόμετρα Μεγέθη : χρόνος, μάζα, όγκος, θερμοκρασία, πίεση, πυκνότητα

u i x u k O j u u x Κατευθύνοντα συνημίτονα: α = συνθ, α = συνθ, α = συνθ συνιστώσες : u, u, u Παράσταση διανύσματος α) Μέτρο : u, (u), u και κατευθύνοντα συνημίτονα β) συνιστώσες : u, u, u u=u(u,u,u ), u=u i, i,, x u i u j u k u i, j, k u u u u, μοναδιαία διανύσματα u u u u u u u,, u u u

. Πράξεις Διανυσμάτων. Πρόσθεση Διανυσμάτων x i j k i j k Διανυσματικό (γεωμετρικό) άθροισμα : a a a x i j k u Αντίθετο του : (ίδιο μέτρο, αντίθετη φορά)

. Αφαίρεση διανυσμάτων Πρόσθεση του αντιθέτου ( ) γ =α -β, γ =α -β, γ =α -β Ίσα διανύσματα; 4

. Πολλαπλασιασμός διανυσμάτων α) Εσωτερικό Γινόμενο (dot product) (μονόμετρο μέγεθος) a(a,a,a ), b(b, b, b ) a b ab a b a b a b a b a a? W F s us ES 5

β) Εξωτερικό Γινόμενο (vector/cross/outer product) (διανυσματικό μέγεθος) a( a, a, a ), b ( b, b, b ) (,, ) (,, ) i j k M F s S B h r i( ) j( ) k( )? 6

γ) Δυαδικό γινόμενο (τανυστικό γινόμενο-dyadic product) a a e ia ja ka, b b e ib jb kb i i j j i j a ab ab ab a b a b b b a b a b a b a b a ab ab ab ia ib ia jb ia kb ja ib ja jb ja kb ka ib ka jb ka kb 9 συσιστώσες => μέγεθος μονόμετρο; διανυσματικό; ΔΥΑΔΙΚΗ ΟΝΤΟΤΗΤΑ => Τανυστής β Τάξης 7

Εφαρμογή. Δίνονται τα δύο διανύσματα a i j k b i j k Να βρεθούν το γεωμετρικό τους άθροισμα, η γεωμετρική τους διαφορά, το εσωτερικό, εξωτερικό και δυαδικό τους γινόμενο a b i j k a b i 5 j 4k a b 6 7 i j k axb 7i 7 j 7k a b ii 4ij 6ik ji 6 jj 9 jk ki kj kk 8

Λογισμός Διανυσμάτων - Μονόμετρες συναρτήσεις (π.χ. χρόνος, πυκνότητα, θερμοκρασία) (μεταβολές μονόμετρων ποσοτήτων στο χώρο ή το χρόνο) - Διανυσματικές συναρτήσεις (π.χ. ένταση πεδίου βαρύτητας) (μεταβολές διανυσματικών ποσοτήτων στο χώρο ή το χρόνο). Διαφορικός Λογισμός Διανυσμάτων παραγώγιση διανυσματικής ποσότητας ως προς μονόμετρη ποσότητα du du du i j k dt dt dt dt du 9

ΤΕΛΕΣΤΕΣ Σύμβολα μπροστά από διανυσματικές ή μονόμετρες συναρτήσεις που υποδεικνύουν πραγματοποίηση πράξεων παραγώγισης α) Διανυσματικός τελεστής ανάδελτα (nabla), (ΔΙΑΝΥΣΜΑ) i x j k x x Εφαρμόζεται σε μονόμετρες και διανυσματικές συναρτήσεις 0

β) Τελεστής βαθμίδα, grad (ΔΙΑΝΥΣΜΑ) U= g gradu i U x j U k U x x U ds U= U= U=μονόμετρη ποσότητα grad U = U Η βαθμίδα μεταβολής του υψομέτρου σε ένα σημείο μιας πλαγιάς είναι διάνυσμα κάθετο στην ισοϋψή στο σημείο αυτό και περιγράφει την τοπογραφική κλίση στο σημείο αυτό.

γ) Τελεστής απόκλιση, div (ΜΟΝΟΜΕΤΡΗ) u divu x u x u x Εφαρμόζεται σε διάνυσμα προκύπτει μονόμετρη divu u i j k iu ju ku x x x u u u x x x u 0 Σωληνοειδέ ς διάνυσμα

Αν θεωρήσουμε έναν ιδεατό χώρο μέσα στον οποίο πραγματοποιείται ροή ρευστού. Έστω ότι η F ( x, y, z ) είναι μια διανυσματική συνάρτηση που περιγράφει την ταχύτητα του ρευστού στη θέση ( x, y, z ) του χώρου αυτού. Απόκλιση της είναι η μεταβολή της στο χώρο. F Αν το υγρό κινείται προς τα έξω (π.χ. υπάρχουν πηγές μέσα στον ιδεατό χώρο που μελετούμε) τότε η τιμή d iv F είναι θετική και περιγράφει ποσοτικά αυτήν την διόγκωση (κίνηση προς τα έξω, εκκροή από τον ιδεατό χώρο). Αντίθετα, αν η κίνηση του υγρού είναι προς τα μέσα (π.χ. υπάρχει συνεχής τροφοδοσία από έξω προς τα μέσα και κατανάλωση ρευστού στο εσωτερικό του ιδεατού χώρου) τότε η τιμή είναι αρνητική. d iv F

δ) Τελεστής περιστροφή, rot ή curl (ΔΙΑΝΥΣΜΑ) i j k rotu curlu x x x u u u u u u u u u i j k x x x x x x Αν το διάνυσμα περιγράφει την ταχύτητα κίνησης ενός υγρού σε ένα ιδεατό χώρο, η διανυσματική συνάρτηση c u r l u περιγράφει το στροβιλισμό του υγρού μέσα στο χώρο αυτό u u 0 Α σ τ ρ ό β ιλ ο δ ιά ν υ σ μ α 4

ε) Τελεστής λαπλασιανή, (ΜΟΝΟΜΕΤΡΗ ΔΙΑΝΥΣΜΑ) U U x u i u j U x u U x k u Εφαρμογή σε μονόμετρη (U) Εφαρμογή σε διανυσματική u Φυσική σημασία: η εφαρμογή της σε μια ποσότητα δείχνει τη μεταβολή της τιμής της ποσότητας από ένα σημείο σε ένα γειτονικό του. U = U - U 0, ό U 0 = τιμή ποσότητας στο σημείο 0 U =»» στη γειτονιά του σημείου 0 5

Εφαρμογή. Δίνεται η μονόμετρη συνάρτηση: U = x + x - x Να βρεθούν η βαθμίδα (grad) και η λαπλασιανή της ( ) στο σημείο (0,, -) U U U grad U U i j k x x x i(x ) j(4x ) k( 6x ) 4 j 6k U U U U 4 6 0 x x x Σε κάθε σημείο 6

Εφαρμογή.4 Δίνεται η διανυσματική συνάρτηση u(x,x x x,-x x x Να βρεθούν η απόκλιση (div), η περιστροφή (rot ή curl) και η λαπλασιανή της ( ) στο σημείο (, -, -) u u u divu xx xx 5 x x x u u u u u u x x x x x x rot u curl u u i j k u i u j u k u i( x x x x x ) j(x x x ) k(x x ) 8 j 4k u u u u u u u u u i j k x x x x x x x x x ) 0 0 k( x x x x ) x (x x )k 0k 7

Άσκηση. α) μέτρα, κατευθύνοντα συνημίτονα, γωνίες με τους άξονες β) άθροισμα, διαφορά γ) εσωτερικό, εξωτερικό, δυαδικό γινόμενο a(,, ), b(, 4,) a 4 9.74 57.7, 6.7, 05.5.74.74.74 0 0 0 b 6 4.4 4 0.6, 9.5, 76.4 4.4 4.4 4.4 0 0 0 a (,, ) b(, 4,) (,7,0), a b (i j k) ( i 4 j k) i 7j a (,, ) b(, 4,) (,, ), a b (i j k) ( i 4 j k) i j k ab ( ) 4 ( ) 9 i j k a b 7i j k 4 a b ii 8ij ik ji jj jk ki 4kj kk 8

Άσκηση. Δίνεται μονόμετρη συνάρτηση Φ = x x + x x - x x x. Να βρεθούν η βαθμίδα (grad) και η λαπλασιανή της ( ) στο σημείο (,, 0) grad j k x x x (x x x x ) (x x x x x ) j (x x x )k 4 j 6k x x x x 6x x 4 9

Άσκηση. Δίνεται διανυσματική συνάρτηση u ix x jx x x kx x Να βρεθούν η απόκλιση (div), η περιστροφή (rot ή curl) και η λαπλασιανή της ( ) στο σημείο (,, -) u u u divu x xx xx x x x i j k x x xx x xx x x xx x xx rot u i j k x x x x x x x x x x x x x x x x i(x x x ) j(0) k(x x x x ) k u i u j u k u u u u u u u u u u i j k x x x x x x x x x i x kx i k 0

. Ολοκληρωτικός Λογισμός Διανυσμάτων α) Απλό Ολοκλήρωμα Διανύσματος ds A u B B B W u dx ) u d s u dx u dx A A ( u, u, u συνιστώσες του διανύσματος u dx, dx, dx συνιστώσες του διανύσματος ds π.χ. έργο

β) Διπλό Ολοκλήρωμα Διανύσματος S ds u d S u d S u d S S u u d S ) εσωτερικό γινόμενο S ( u, u, u συνιστώσες του διανύσματος u ds, ds, ds συνιστώσες του διανύσματος ds u ds u ds u. ds.cos90 0 u π.χ. αν η ένταση ενός ηλεκτρικού/μαγνητικού πεδίου το διπλό ολοκλήρωμα είναι η ηλεκτρική/μαγνητική ροή του πεδίου δια μέσου της επιφάνειας S

γ) Τριπλό Ολοκλήρωμα Διανύσματος dv i u dv j u dv k u u V V V V dv u dv V V Μέση τιμή του διανύσματος στο χώρο του όγκου V

Θεώρημα της απόκλισης (Θεώρημα Gauss) V u d V u d S S Το τριπλό ολοκλήρωμα της απόκλισης διανυσματικής συνάρτησης σε όγκο V ισοδυναμεί με Το διπλό ολοκλήρωμα της διανυσματικής συνάρτησης στην επιφάνεια S που περιβάλλει τον V π.χ. Ο ρυθμός απόκλισης υγρού από όγκο V ιδεατού δοχείου = ρυθμό εκροής του από την επιφάνεια S που περιβάλλει τον όγκο (δοχείο) 4

Θεώρημα του Stokes S u d S u d s Το διπλό ολοκλήρωμα της περιστροφής διανύσματικής συνάρτησης σε επιφάνεια S ισοδυναμεί με Το απλό κλειστό ολοκλήρωμα της διανύσματικής συνάρτησης στη γραμμή s που περιβάλλει την S π.χ. Στροβιλισμός υγρού σε επιφάνεια S ισοδυναμεί με το μέσο στροβιλισμό υγρού κατά μήκος της γραμμής, s, που περιβάλλει την επιφάνεια S. 5

ΕΦΑΡΜΟΓΗ.5 Ευθύγραμμος ηλεκτρικός αγωγός ο οποίος διαρρέεται από ρεύμα έντασης i δημιουργεί μαγνητικό πεδίο έντασης Η (σε απόσταση r από τον αγωγό) η οποία εφάπτεται κύκλου ακτίνας r και έχει μέτρο ίσο με ki/r, όπου k σταθερά. Να βρεθεί το απλό ολοκλήρωμα της έντασης κατά μήκος περιφέρειας κύκλου που έχει το κέντρο του στον αγωγό και ακτίνα R. Έστω στοιχειώδες μήκος ds πάνω στον κύκλο. Τότε : ki ki ki H ds ds cos 0 ds R ki R R R (εσωτερικό γινόμενο) => H. ds. cos(0)=h. ds R H 6

ΕΦΑΡΜΟΓΗ.6 Η ένταση, E, του ηλεκτρικού πεδίου σε σημείο που απέχει απόσταση r από ηλεκτρικό φορτίο q έχει τη διεύθυνση της ευθείας που ενώνει το φορτίο με το σημείο () και μέτρο που δίνεται από τη σχέση E=kq/r. Να βρεθεί η ηλεκτρική ροή που περνάει από την επιφάνεια σφαίρας που έχει κέντρο το φορτίο q και ακτίνα R. () => διεύθυνση της Ε // διεύθυνση ακτίνων R => Ηλεκτρική ροή: E ds E ds cos 0 E ds όπου ds στοιχείο της επιφάνειας της σφαίρας. kq kq kq E ds ds ds 4 R 4 kq R R R S S S Άρα η συνολική ροή είναι ανεξάρτητη της επιφάνειας. 7

Τανυστές Τανυστής n τάξης στο χώρο των r διαστάσεων: r n συνιστώσες, κατά την αλλαγή των αξόνων υπακούει σε ορισμένο μετασχηματισμό τανυστές 0 ής τάξης, r 0 = 0 = μονόμετρα μεγέθη τανυστές ης τάξης, r = = διανυσματικά μεγέθη τανυστές ης τάξης, r = =9 τάση, ανηγμένη παραμόρφωση S ij, i,j=,, 8

Ιδιότητες Τανυστών Δεύτερης Τάξης Α) ΣΥΜΜΕΤΡΙΚΟΣ S ij = Sji S = S, S = S, S = S π.χ. 6 4 4 7 Β) ΑΝΤΙΣΥΜΜΕΤΡΙΚΟΣ (ΠΕΡΙΣΤΡΟΦΕΑΣ/ΣΤΡΟΦΕΑΣ) 0 - - S = -S, S = -S, S = -S S ij = -Sji π.χ. 0 4 S = S = S = 0-4 0 Γ) ΙΣΟΤΡΟΠΟΣ S = S = S, S = S = S = S = S = S π.χ. Στους ισότροπους τανυστές οι άξονες θεωρούνται ισοδύναμοι. Εναλλαγή των αξόνων δεν επηρεάζει τις τιμές των συνιστωσών 9

Ίχνος τανυστή : S + S + S Τανυστής = Συμμετρικός (με ίδιο ίχνος) + Αντισυμμετρικός () Τανυστής = Ισότροπος (με ίδιο ίχνος) + Τανυστής (με μηδενικό ίχνος) Συμμετρικός τανυστής = Ισοτροπέας + Εκτροπέας () () Λ () => Τανυστής = Ισοτροπέας + Εκτροπέας + Αντισυμμετρικός ---------------------------------------------------------------------------------- Τανυστής Kroneker, δ ij ij 0 0 0 0 0 0 για i=j δ ij =, για ij δ ij =0 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 0

Εφαρμογή.7 4 5 Δίνεται ο τανυστής ης τάξης : Sij 8 5 7 8 Να αναλυθεί σε άθροισμα ενός συμμετρικού και ενός αντισυμμετρικού τανυστή y y ij S y y y y 8 0 x x ij S x 0 x x x 0 x y 8 () () () y 6 x y 5 () () x y x 4 () (5) (6) y y x 5 (4) (6) x 9 y x (5) () (4) y 0 x y 7 (6) () x 5

Εφαρμογή.8 Να αναλυθεί σε άθροισμα ενός ισοτροπέα και ενός εκτροπέα 6 0 Sij 6 0 8 Ισότροπος ομόλογα στοιχεία ίσα, ίδιο ίχνος με αρχικό Στοιχεία διαγωνίου = (++8)/ = 4 4 0 0 Sij 0 4 0 0 0 4 6 0 4 0 0 6 0 Sij Sij Sij Sij 6 0 4 0 Sij 6 0 8 0 0 4 0 4 Άρα: 6 0 4 0 0 6 0 6 0 4 0 6 0 8 0 0 4 0 4

Άσκηση.4 Δίνεται διανυσματική συνάρτηση Να αποδειχθεί ότι είναι αστρόβιλη u = i(x-)- jx (rot u = 0) και u ds = 0 rot u i j k u x x x u u u u u u u u u x x x x x x i j k i(0) j(0) k(0) 0 Θεώρημα Stokes: u d s ( u ) d S 0 S 0

Άσκηση.5 Δίνεται διανυσματική συνάρτηση u = i(x -)- jx Να αποδειχθεί ότι είναι σωληνοειδής (div u=0) και u d S = 0 S u u u x x x d iv u u 0 => Σωληνοειδής Θεώρημα της απόκλισης (θεώρημα GAUSS) u d S ( u ) d V 0 S V 0 4

Άσκηση.6 Να υπολογιστεί το απλό ολοκλήρωμα του διανύσματος u ix jx κατά μήκος της διαδρομής (0,0) (,0) (,) (0,) (0,0) (0,) (,) (c,d) (c,d) (c,d) (c,d) x x (a,b) (a,b) (a,b) (a,b) A u ds x.dx x.dx 9 0 0 0 9 (0, 0) (, 0) A (0,0) (,0) 9 4 9 0 (, 0) (, ) A 0 4 9 4 9 (, ) (0, ) A 0 0 0 4 (0, ) (0, 0) A4 9 9 A A A A A4 0 5

Άσκηση.8 Να βρεθούν τα ίχνη ενός α) στροφέα, β) εκτροπέα, γ) ισοτροπέα με ένα διαγώνιο στοιχείο -4 α) Στροφέας (αντισυμμετρικός): S ij = S ji S = S = S = 0 ίχνος = 0 β) Συμμετρικός = ισοτροπέας + εκτροπέας Ισότροπος τανυστής με ίχνος ίσο με του αρχικού και στοιχεία διαγωνίου ίσα Άρα, ίχνος εκτροπέα = 0 γ) Ισοτροπέας στοιχεία διαγωνίου ίσα, κ=-4 ίχνος =.(-4) = - 6