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b0dc2db1
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b0dc2db1
authored
Sep 27, 2022
by
Claude Meny
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...70.combinaisons-of-operators/20.overview/cheatsheet.fr.md
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12.temporary_ins/08.grad-div-rot/70.combinaisons-of-operators/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
b0dc2db1
...
@@ -7,54 +7,80 @@ visible: false
...
@@ -7,54 +7,80 @@ visible: false
### Combinaisons d'opérateurs
### Combinaisons d'opérateurs
Le Laplacien vectoriel s'écrit, en fonction des opérateurs $
`\overrightarrow{grad}`
$, $
`div`
$ et opérateurs $
`\overrightarrow{rot}`
$ :
$
`\mathbf{\Delta\;\overrightarrow{E}=\;\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{E}\big)
#### L'opérateur laplacien scalaire, et la propagation d'un champ scalaire.
-\overrightarrow{rot}\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E}\big)}`
$
---ok
##### Opérateur laplacien et équation d'onde d'un champ scalaire.
Vérifions sont expression en coordonnées cartésiennes :
*
Un champ scalaire $
`\overrightarrow{U}`
$ se propage s'il vérifie l'équation d'onde scalaire.
<br>
#### L'opérateur Laplacien scalaire, et la propagation d'un champ scalaire
L'écriture générale de cette équation utilise l'opérateur lagrangien scalaire et s'écrit :
<br>
##### Propagation d'une onde réelle unidimensionnelle.
$
`\Delta\overrightarrow{U}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{U}}{\partial t^2}=0`
$
*
Ici, la scalaire (qui peut être un nombre réel ou complexe) est réel.
$
`\dfrac{\partial^2 f}{\partial x}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0`
$
*
Cet opérateur laplacien scalaire possède une existence en soit, indépendante de son expression dans un système
de coordonnées donné, de même qu'un vecteur à une existence en soit, indépendante de l'expression de ses composantes
dans un système de coordonnées donné.
*
Exprimée en coordonnées cartésiennes, l'équation d'onde scalaire s'écrit :
<br>
$
`\left(\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial z^2}\right)-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0`
$
<br>
l'expression du laplacien scalaire en coordonnées cartésienne étant :
<br>
$
`\Delta=\dfrac{\partial^2}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2}{\partial z^2}`
$
##### Propagation d'une onde scalaire bidimensionnelle.
!!!
*Exemples de champs scalaires*
:
!!!
*
le champ des température dans l'atmosphère terrestre.
!!!
*
le champ de la densité volumique de masse du globe terrestre, ou de l'atmosphère terrestre.
En coordonnées cartésiennes, l'équation de propagation d'une onde scalaire bidimensionnelle s'écrit :
##### champ scalaire, opérateurs $`\overrightarrow{gradient}`$ et $`div`$
$
`\left(\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial y^2}\right)-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0`
$
*
Un champ scalaire $
`f`
$, fonction continue et au moins deux fois dérivable de l'espace, dérive d'un champ
vectoriel $
`\overrightarrow{U}=\overrightarrow{grad}\,f`
$.
<br>
De ce champ vectoriel $
`\overrightarrow{U}=\overrightarrow{grad}\,f`
$ nous pouvons construire le champ scalaire
$
`div\,\overrightarrow{U} = div\big(\overrightarrow{grad}\,f`
$.
<br>
$
`\Longrightarrow`
$ A tout champ scalaire $
`f`
$, je peux associer le champ scalaire
$
`div\,\overrightarrow{U} = div\big(\overrightarrow{grad}\,f`
$
!!!
*Exemple :*
*
Ce champ scalaire $
`div\,\overrightarrow{U} = div\big(\overrightarrow{grad}\,f`
$ possède une existence en soi,
!!! L'onde décrit la variation d'altitude de la surface de l'eau, par rapport à la surface de l'eau non perturbée au repos.
indépendante de son expression dans un système de coordonnées donné.
!!! La surface de l'eau au repos est une surface (2D) et définit un champ scalaire bidimentionnel.
Mais
*
Construisons l'expression de ce champ scalaire $
`div\,\overrightarrow{U} = div\big(\overrightarrow{grad}\,f`
$ s'écrit :
*
L'expression du gradient
$
`\overrightarrow{grad}\,f=`
$
##### Propagation d'une onde scalaire tridimensionnelle.
$
`\left(\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial z^2}\right)-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0`
$
#### L'opérateur
L
aplacien vectoriel, et la propagation d'un champ vectoriel
#### L'opérateur
l
aplacien vectoriel, et la propagation d'un champ vectoriel
*
Un champ vectoriel $
`\overrightarrow{U}`
$ se propage s'il vérifie l'équation d'onde vectorielle.
*
Un champ vectoriel $
`\overrightarrow{U}`
$ se propage s'il vérifie l'équation d'onde vectorielle.
<br>
<br>
L'écriture générale de cette équation utilise l'opérateur lagrangien vecoriel et s'écrit :
L'écriture générale de cette équation utilise l'opérateur lagrangien vec
t
oriel et s'écrit :
<br>
<br>
$
`\Delta\overrightarrow{U}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{U}}{\partial t^2}=0`
$
$
`\Delta\overrightarrow{U}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{U}}{\partial t^2}=0`
$
*
Cet opérateur laplacien vectoriel possède une existence en soit, indépendante de son expression dans un système
de coordonnées donné, de même qu'un vecteur à une existence en soit, indépendante de l'expression de ses composantes
dans un système de coordonnées donné.
*
Exprimée en coordonnées cartésiennes, l'équation d'onde s'écrit :
<br>
$
`\left(\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial z^2}\right)-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\dfrac{\partial^2 f}{\partial t^2}=0`
$
<br>
l'expression du laplacien en coordonnées cartésienne étant :
<br>
$
`\Delta=\dfrac{\partial^2 f}{\partial x^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial y^2}+\dfrac{\partial^2 f}{\partial z^2}`
$
*
Cherchons les coordonnées cartésiennes du premier terme, $
`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{E}\big)`
$
*
Cherchons les coordonnées cartésiennes du premier terme, $
`\overrightarrow{grad}\big(div\;\overrightarrow{E}\big)`
$
$
`\color{blue}{div\,\overrightarrow{U}=\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}}`
$
$
`\color{blue}{div\,\overrightarrow{U}=\dfrac{\partial U_x}{\partial x}+\dfrac{\partial U_y}{\partial y}+\dfrac{\partial U_z}{\partial z}}`
$
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