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...@@ -134,20 +134,40 @@ PRINCIPALES COMBINAISONS ...@@ -134,20 +134,40 @@ PRINCIPALES COMBINAISONS
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#### Pourquoi combiner des opérateurs ? #### Pourquoi combiner des opérateurs ?
Les opérateurs $`\overrightarrow{grad},\,div`$ et $`\overrightarrow{rot}`$ caractérisent en tout point de l'espace une propriété physique importante des champs sur lesquels ils s'appliquent. Ils ont une existence en soi, plus fondamentale que leurs expressions dans Les opérateurs $`\overrightarrow{grad},\,div`$ et $`\overrightarrow{rot}`$ caractérisent en tout
point de l'espace une propriété physique importante des champs sur lesquels ils s'appliquent.
Ils ont une existence en soi, plus fondamentale que leurs expressions dans
les différents systèmes de coordonnées. les différents systèmes de coordonnées.
!!! *Exemples* : !!! *Exemples* :
!!! * en électrostatique le champ électrique dérive d'un champ de potentiel $ : $`\overrightarrow{E}=-\overrightarrow{grad}\,V`$ !!! * en électrostatique $`\overrightarrow{E}=-\overrightarrow{grad}\,V`$ qu'il existe une famille
!!! de champs scalaires $`V`$ dont le champ électrostatique $`\overrightarrow{E}`$ peut dériver.
Ce sont des opérateurs différentiels d'ordre un; leurs expressions dans les différents systèmes de coordonnées n'utilisent que des dérivées partielles spatiales du premier ordre. !!! * en électrostatique $`div\,\overrightarrow{E}=\rho_charge^{\;3D}\,/\,\epsilon_0`$ indique que
!!! le champ électrostatique $`\overrightarrow{E}`$ converge ou diverge sur la charge électrique qui le cause.
Cependant les lois physiques se traduisent principalement par des équations différentielles d'ordre deux. !!! La charge peut aussi apparaître comme une propriété du champ électrostatique.
!!! * en magnétostatique, $`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{H}=\overrightarrow{j}^{3D}`$ indique
Les expressions vectorielles des lois physiques, utiles car indépendantes des systèmes de coordonnées, nécessitent des combinaisons de deux opérateurs !!! que les lignes de champ d'excitation magnétique $`,\overrightarrow{H}`$ s'enroule autour de l'élément de courant
!!! $`\overrightarrow{j}^{3D}`$ qui le créé dans le plan perpendiculaire à $`\overrightarrow{j}^{3D}`$.
Ce sont des opérateurs différentiels d'ordre un : leurs expressions dans les différents systèmes
de coordonnées n'utilisent que des dérivées partielles spatiales du premier ordre.
Cependant les lois physiques se traduisent principalement par des équations différentielles d'ordre deux :
leurs expressions dans les différents systèmes de coordonnées n'utilisent que des dérivées partielles
spatiales et temporelles du second ordre.
!!! *Exemples* : en coordonnées cartésiennes $`(x,y,z)`$,
!!! * la propagation d'une onde plane progressive monochromatique $`\Phi`$ dans un milieu homogène et isotrope se propageant vers les x positifs
!!! selon la loi
!!! $`\dfrac{\partial^2 \Phi(x,t)}{\partial x^2}-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\,-\dfrac{1}{\mathscr{v}^2}\,\dfrac{\partial^2 \Phi(x,t)}{\partial t^2}`$.
!!! * L'équation de diffusion d'une grandeur physique de densité $`\Phi(x,y,z,t)`$ s'écrit
!!! $`\displaystyle\dfrac{\partial \Phi(\vec{r},t)}{\partial t}=\sum_{x_i=1}^3\sum_{x_j=1}^3\dfrac{\partial)}{\partial x_i}\Big[\mathscr{D}(\Phi,\vec{r}\dfrac{\partial \Phi(\vec{r},t)}{\partial x_j}]`$
Ainsi les expressions vectorielles des lois physiques, utiles car indépendantes des systèmes de coordonnées,
nécessitent deux combinaisons successives de deux opérateurs du premier ordre pour obtenir un opérateur du second ordre.
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#### Quelles sont les combinaisons possibles ? #### Quelles sont les combinaisons possibles ?
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