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M3P2
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070542c4
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070542c4
authored
Jan 13, 2020
by
Claude Meny
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+47
-31
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...-physics/04.differential-operators/04.curl/textbook.fr.md
+47
-31
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01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/03.Niv3/05.math-tools-for-physics/04.differential-operators/04.curl/textbook.fr.md
View file @
070542c4
...
...
@@ -110,7 +110,8 @@ où $`\overrightarrow{dS_M}`$ est le vecteur surface élémentaire, vecteur perp
Les équations (1) et (2) restant valables en tout point de l'espace, je peux omettre
de préciser le point, et écrire plus simplement
$`
\o
verrightarrow{rot}
\;\o
verrightarrow{X}
\c
dot
\o
verrightarrow{n}
$`
\o
verrightarrow{rot}
\;\o
verrightarrow{X}
\c
dot
\o
verrightarrow{n}
=
\l
im_{C
\t
o 0}
\;
\d
frac{
\o
int_C
\o
verrightarrow{X}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}}
{
\i
int_{S
\l
eftrightarrow C} dS}
\h
space{1 cm}
`$ (3)
...
...
@@ -132,37 +133,52 @@ composantes cartésiennes $`(X_M, Y_M, Z_M)`$ s'écrit
$`
\o
verrightarrow{X_M} = X_M
\c
dot
\o
verrightarrow{e_x} + Y_M
\c
dot
\o
verrightarrow{e_y}+
X_M
\c
dot
\o
verrightarrow{e_z}
`$
Je vais tester la circulation du champ vectoriel dans les trois directions indiquées
par les vecteurs unitaires . Pour l'étude de la composante de selon z (composante
d'expression mathématique ), je choisis dans le plan perpendiculaire à et passant
Je vais tester la circulation du champ vectoriel $`
\o
verrightarrow{X}
`$ dans les
trois directions indiquées par les vecteurs unitaires
$`
(
\o
verrightarrow{e_x},
\o
verrightarrow{e_y},
\o
verrightarrow{e_z})
`$. Pour l'étude
de la composante de $`
\o
verrightarrow{rot}
\;\o
verrightarrow{X}
`$ selon z (composante
d'expression mathématique $`
\o
verrightarrow{rot}
\;\o
verrightarrow{X}
\c
dot
\o
verrightarrow{e_z}
`$ ),
je choisis dans le plan perpendiculaire à $`
\o
verrightarrow{e_z}
`$ et passant
par M le contour infinitésimal à l'expression la plus simple : le petit rectangle
ABCD de côtés parallèles aux vecteurs et , de centre M et de côtés et J'oriente
ce rectangle infinitésimal ABCD selon la règle de la main droite, le pouce tendu
en direction et sens du vecteur . Ainsi, ii le vecteur pointe vers mon oeil, alors
le sens d'orientation du rectangle ABCD est le sens trigonométrique direct (sens
inverse des aiguilles d'une montre).
Le champ vectoriel est un champ de vecteurs dont je connais les expressions
Je connais l'expression analytique du champ vectoriel , c'est à dire les expressions
analytique des composantes
Je connais les composantes du vecteur au point M. Pour établir le champ rotationnel,
je dois obtenir une expression analytique de ce champ en tout point de l'espace.
La circulation de sur ABDC est la somme des circulations de sur chacune des quatre
branches AB, BC, CD et DA.
Soit la branche AB de centre P et dont l'ensemble des points admettent comme
coordonnée selon x. L'orientation du rectangle élémentaire impose que le déplacement
élémentaire de A vers b s'écrit
Au premier ordre, le vecteur au point P est le vecteur moyen du champ sur la branche
AB, et son expression en fonction des composantes de et du déplacement élémentaire
pour passer de M en P est
ABCD de côtés parallèles aux vecteurs $`
\o
verrightarrow{e_x}
`$ et $`
\o
verrightarrow{e_y}
`$,
de centre M et de côtés $`
dl_x=dx
`$ et $`
dl_y=dy
`$. J'oriente ce rectangle infinitésimal
ABCD selon la règle de la main droite, le pouce tendu en direction et sens du vecteur
$`
\o
verrightarrow{n}
`$. Ainsi, si le vecteur $`
\o
verrightarrow{e_z}
`$ pointe vers
mon oeil, alors le sens d'orientation du rectangle ABCD est le sens trigonométrique
direct (sens inverse des aiguilles d'une montre).
Je connais l'expression analytique du champ vectoriel $`
\o
verrightarrow{X}
`$, c'est
à dire les expressions analytique des composantes.
Je connais les composantes cartésiennes $`
(X_M, Y_M, Z_M)
`$ du vecteur $`
\o
verrightarrow{X_M}
`$
au point M. Pour établir le champ rotationnel, je dois obtenir une expression analytique
de ce champ en tout point de l'espace. La circulation de sur ABDC est la somme des circulations
de $`
\o
verrightarrow{X}
`$ sur chacune des quatre branches AB, BC, CD et DA.
Soit la branche AB de centre P et dont l'ensemble des points admettent $`
x_M-
\d
frac{dx}{2}
`$
comme coordonnée selon x. L'orientation du rectangle élémentaire impose que le déplacement
élémentaire $`
\o
verrightarrow{dl_{AB}}
`$ de A vers b s'écrit
$`
\o
verrightarrow{dl_{AB}}=-dy
\c
dot
\o
verrightarrow{e_y}
`$
Au premier ordre, le vecteur $`
\o
verrightarrow{X_P}
`$ au point P est le vecteur moyen
du champ sur la branche AB, et son expression en fonction des composantes de $`
\o
verrightarrow{X_M}
`$
et du déplacement élémentaire pour passer de M en P est
$`
\d
isplaystyle
\o
verrightarrow{X_P}
=
\l
eft
[
X_M+
\l
eft.
\d
frac{
\p
artial X}{
\p
artial x}
\r
ight|_M
\c
dot
\l
eft(-
\d
frac{dx}{2}
\r
ight)
\r
ight]
\c
dot
\o
verrightarrow{e_x}
+
\l
eft
[
Y_M+
\l
eft.
\d
frac{
\p
artial Y}{
\p
artial x}
\r
ight|_M
\c
dot
\l
eft(-
\d
frac{dx}{2}
\r
ight)
\r
ight]
\c
dot
\o
verrightarrow{e_y}
+
\l
eft
[
Z_M+
\l
eft.
\d
frac{
\p
artial Z}{
\p
artial x}
\r
ight|_M
\c
dot
\l
eft(-
\d
frac{dx}{2}
\r
ight)
\r
ight]
\c
dot
\o
verrightarrow{e_z}
`
$
Le calcul de la circulation élémentaire de sur la branche AB me donne
...
...
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