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Pipeline #13570 canceled with stage
...@@ -73,7 +73,7 @@ visible: false ...@@ -73,7 +73,7 @@ visible: false
<br> <br>
**$`\large{\Delta}=div\;\overrightarrow{grad}`$** **$`\large{\Delta}=div\;\overrightarrow{grad}`$**
##### 4 - Relations entre les propriétés locales d'un champ scalaire et sa propagation ##### 4 - Relation entre les propriétés locales d'un champ scalaire et sa propagation
* Tout champ scalaire $`f`$ (continue et au moins deux fois dérivable) possède son champ de gradient $`\overrightarrow{f}`$. * Tout champ scalaire $`f`$ (continue et au moins deux fois dérivable) possède son champ de gradient $`\overrightarrow{f}`$.
* *Si le gradient de $`\overrightarrow{f}`$ vérifie l'* **équation d'onde** : * *Si le gradient de $`\overrightarrow{f}`$ vérifie l'* **équation d'onde** :
...@@ -124,7 +124,7 @@ visible: false ...@@ -124,7 +124,7 @@ visible: false
<br> <br>
**$`\overrightarrow{\Delta}= **$`\overrightarrow{\Delta}=
\left(\begin{array}{l} \left(\begin{array}{l}
\dfrac{\partial^2 U_x}}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_x}}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_x}}{\partial z^2}\\ \dfrac{\partial^2 U_x}}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_x}}{\partial z^2}\\
\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial z^2}\\ \dfrac{\partial^2 U_y}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial z^2}\\
\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2 \dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2
\end{array}\right)`$** \end{array}\right)`$**
...@@ -147,22 +147,22 @@ visible: false ...@@ -147,22 +147,22 @@ visible: false
##### 3 - Définition du laplacien vectoriel à partir de la divergence et du rotationnel ##### 3 - Définition du laplacien vectoriel à partir de la divergence et du rotationnel
* Le champ de divergence $`div\,\overrightarrow{U}`$ d'un champ vectoriel $`\overrightarrow{U}`$ au moins * Le **champ de divergence $`div\,\overrightarrow{U}`$** d'un champ vectoriel $`\overrightarrow{U}`$ au moins
deux fois dérivable, peut être caractérisé en chacun de ses points par : deux fois dérivable, peut être caractérisé *en chacun de ses points* par :
* son gradient $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$ * *son gradient $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$*
<br> <br>
$`\Longrightarrow`$ nous pouvons cronstruire le **$`\Longrightarrow`$** nous pouvons cronstruire le
**champ de gradient $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$** **champ de gradient $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$**
qui est un champ vectoriel. qui est un champ vectoriel.
* Cherchons les coordonnées cartésiennes de $`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)`$ * Cherchons les coordonnées cartésiennes de $`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)`$
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;$`\color{blue}{div\,\overrightarrow{U}=\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}}`$ &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;$`\color{blue}{div\,\overrightarrow{U}=\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}}`$
* La divergence d'un champ vectoriel est un champ scalaire. * La divergence d'un champ vectoriel est un champ scalaire.
Le gradient d'un champ scalaire $`f`$ est le champ vectoriel, qui s'exprime en coordonnées cartésiennes : Le gradient d'un champ scalaire $`f`$ est le champ vectoriel, qui s'exprime en coordonnées cartésiennes :
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;$`\overrightarrow{grad}\,f=\left( &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;$`\overrightarrow{grad}\,f=\left(
\begin{array}{l} \begin{array}{l}
\dfrac{\partial f}{\partial x}\\ \dfrac{\partial f}{\partial x}\\
\dfrac{\partial f}{\partial y}\\ \dfrac{\partial f}{\partial y}\\
...@@ -179,21 +179,23 @@ $`\quad = \left( ...@@ -179,21 +179,23 @@ $`\quad = \left(
\dfrac{\partial}{\partial z}\left( \color{blue}{\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}} \right) \dfrac{\partial}{\partial z}\left( \color{blue}{\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}} \right)
\end{array}\right)`$ \end{array}\right)`$
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; et nous obtenons : &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; et nous obtenons l'expression **en coordonnées cartésiennes** :
$`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$ **$`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$
$`\quad = \left( $`\quad = \left(
\begin{array}{l} \begin{array}{l}
\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial x\, \partial y}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x \,\partial z}\\ \dfrac{\partial^2 U_x}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial x\, \partial y}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x \,\partial z}\\
\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial y \,\partial x}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y \,\partial z}\\ \dfrac{\partial^2 U_x}{\partial y \,\partial x}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y \,\partial z}\\
\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial z \,\partial x}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial z \,\partial y}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2} \dfrac{\partial^2 U_x}{\partial z \,\partial x}+\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial z \,\partial y}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2}
\end{array}\right)`$ \end{array}\right)`$**
---------------
* Le champ de rotationnel $`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}`$ d'un champ vectoriel $`\overrightarrow{U}`$ au moins * Le **champ de rotationnel $`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}`$** d'un champ vectoriel $`\overrightarrow{U}`$ au moins
deux fois dérivable, peut être caractérisé en chacun de ses points par : deux fois dérivable, peut être caractérisé *en chacun de ses points* par :
* son rotationnel $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$ * son *rotationnel $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$*
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$`\Longrightarrow`$ nous pouvons cronstruire le **$`\Longrightarrow`$** nous pouvons cronstruire le
**champ de rotationnel $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$** **champ de rotationnel $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$**
qui est un champ vectoriel. qui est un champ vectoriel.
...@@ -229,9 +231,9 @@ $`\quad = ...@@ -229,9 +231,9 @@ $`\quad =
\color{blue}{\dfrac{\partial U_z}{\partial y}-\dfrac{\partial U_y}{\partial z}} \color{blue}{\dfrac{\partial U_z}{\partial y}-\dfrac{\partial U_y}{\partial z}}
\right)\end{array}\right]`$ \right)\end{array}\right]`$
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Nous obtenons alors : &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Nous obtenons alors l'expression **en coordonnées cartésiennes** :
$`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$ **$`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$
$`\quad = $`\quad =
\left(\begin{array}{l} \left(\begin{array}{l}
\dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y\,\partial x} \dfrac{\partial^2 U_y}{\partial y\,\partial x}
...@@ -246,10 +248,11 @@ $`\quad = ...@@ -246,10 +248,11 @@ $`\quad =
-\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial x^2} -\dfrac{\partial^2 U_x}{\partial x^2}
-\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2} -\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2}
+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y\,\partial z} \\ +\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y\,\partial z} \\
\end{array}\right)`$ \end{array}\right)`$**
----------------------------------
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Un **fait important** apparaît par Un **fait important** apparaît par
*soustraction* des composantes cartésiennes *de $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$* *soustraction* des composantes cartésiennes *de $`\overrightarrow{grad}\big(div\,\overrightarrow{U}\big)`$*
*et de $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$* *et de $`\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$*
...@@ -298,7 +301,7 @@ $`\quad = \left(\begin{array}{l} ...@@ -298,7 +301,7 @@ $`\quad = \left(\begin{array}{l}
\end{array}\right)`$ \end{array}\right)`$
* L'ordre de dérivation n'important pas, * L'ordre de dérivation n'important pas,
(exemple : $`\dfrac{\partial^2}{\partial x\,\partial y}=\dfrac{\partial^2}{\partial y\,\partial x})`$, $`\big(\text{exemple :}\;\dfrac{\partial^2}{\partial x\,\partial y}=\dfrac{\partial^2}{\partial y\,\partial x}\big)`$,
nous remarquons alors que toutes les dérivées partielles du second ordre correspondant à nous remarquons alors que toutes les dérivées partielles du second ordre correspondant à
des termes croisés de coordonnées s'annulent : des termes croisés de coordonnées s'annulent :
...@@ -324,7 +327,7 @@ $`\require{cancel}\quad = \left(\begin{array}{l} ...@@ -324,7 +327,7 @@ $`\require{cancel}\quad = \left(\begin{array}{l}
-\color{blue}{\cancel{\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y\,\partial z}}} \\ -\color{blue}{\cancel{\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y\,\partial z}}} \\
\end{array}\right)`$ \end{array}\right)`$
* Au total nous obtenons l'expression simple : * Au total nous obtenons l'expression simple **en coordonnées cartésiennes** :
**$`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big) **$`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$** -\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$**
...@@ -335,13 +338,37 @@ $`\require{cancel}\quad = \left(\begin{array}{l} ...@@ -335,13 +338,37 @@ $`\require{cancel}\quad = \left(\begin{array}{l}
\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2} \dfrac{\partial^2 U_z}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 U_z}{\partial z^2}
\end{array}\right)`$** \end{array}\right)`$**
Cette combinaison particulière d'opérateurs $`\overrightarrow{grad}`$, $`\overrightarrow{rot}`$ et $`div`$ * Nous reconnaissons l'expression cartésienne de l'opérateur laplacien vectoriel.
constitue la **définition de l'opérateur Laplacien vectoriel** :
* L'opérateur combiné $`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$
constitue la **définition de l'opérateur laplacien vectoriel** :
<br>
**$`\large{\overrightarrow{\Delta}=\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big) **$`\large{\overrightarrow{\Delta}=\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)}`$** -\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)}`$**
##### 4 - Relation entre les propriétés locales d'un champ vectoriel et sa propagation
* Tout champ vectoriel $`\overrightarrow{U}`$ (continue et au moins deux fois dérivable)
possède son champ $`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$.
* *Si $`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)`$ vérifie l'* **équation d'onde** :
<br>
*$`\large{\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{U}\big)
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{U}\big)}`$$`\;\;-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{U}}{\partial t^2}=0}`$*
<br>
ou écrit avec le laplacien scalaire :
<br>
**$`\large{\overrightarrow{\Delta}\,\overrightarrow{U}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{U}}{\partial t^2}=0}`$**
<br>
**alors le champ vectoriel $`f`$ se propage** *à la célérité $`\mathscr{v}`$*.
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