Entrar Página Discusión Historial Go to the site toolbox

Tabla de cálculo vectorial

De Laplace

Contenido

1 Álgebra del operador nabla

1.1 Aplicación sobre productos

1.1.1 De dos campos escalares

\nabla(\phi\psi)  =  \psi \,\nabla\phi+\phi\,\nabla\psi

1.1.2 De un campo escalar por uno vectorial

\nabla{\cdot}(\phi\mathbf{A})  = \nabla\phi {\cdot}\mathbf{A}+\phi\,\nabla{\cdot}\mathbf{A}
\nabla\times(\phi\mathbf{A})  = \nabla\phi\times\mathbf{A}+\phi\,\nabla\times\mathbf{A}

1.1.3 De dos campos vectoriales

\nabla{\cdot}(\mathbf{A}\times\mathbf{B})  = 
(\nabla\times\mathbf{A}){\cdot}\mathbf{B}-(\nabla\times\mathbf{B}){\cdot}\mathbf{A}
\nabla\times(\mathbf{A}\times\mathbf{B})  =  \mathbf{A}(\nabla{\cdot}\mathbf{B})+
(\mathbf{B}{\cdot}\nabla)\mathbf{A}-\mathbf{B}(\nabla{\cdot}\mathbf{A})-(\mathbf{A}{\cdot}\nabla)\mathbf{B}
\nabla(\mathbf{A}{\cdot}\mathbf{B})  =  \mathbf{A}\times(\nabla\times\mathbf{B})+(\mathbf{A}{\cdot}\nabla)\mathbf{B}+\mathbf{B}\times(\nabla\times\mathbf{A})+(\mathbf{B}{\cdot}\nabla)\mathbf{A}

1.2 Operadores de segundo orden

\nabla{\cdot}(\nabla\phi) = \nabla^2\phi
\nabla\times(\nabla\phi)  =  \mathbf{0}
\nabla{\cdot}(\nabla\times\mathbf{A})  =  0
\nabla\times(\nabla\times\mathbf{A})  = \nabla(\nabla{\cdot}\mathbf{A})-\nabla^2\mathbf{A}

1.3 Identidades de Green

1.3.1 Primera

1.3.1.1 En forma diferencial
\nabla{\cdot}(\phi\nabla\psi)=\nabla\phi{\cdot}\nabla\psi+\phi\nabla^2\psi
1.3.1.2 En forma integral
\oint_{\partial\tau}\phi\nabla\psi\cdot\mathrm{d}\mathbf{S}=\int_\tau\left(\nabla\phi{\cdot}\nabla\psi+\phi\nabla^2\psi\right)\mathrm{d}\tau

1.3.2 Segunda

1.3.2.1 En forma diferencial
\nabla{\cdot}(\phi\nabla\psi-\psi\nabla\phi)=\phi\nabla^2\psi-\psi\nabla^2\phi
1.3.2.2 En forma integral
\oint_{\partial\tau}(\phi\nabla\psi-\psi\nabla\phi)\cdot\mathrm{d}\mathbf{S}=\int_\tau\left(\phi\nabla^2\psi-\psi\nabla^2\phi\right)\mathrm{d}\tau

2 Relación entre los sistemas de coordenadas

2.1 De cartesianas a otros sistemas

\begin{array}{ccccc}
x & = & \rho\cos\varphi & =& r\,\operatorname{sen}\,\theta\cos\varphi \\&&&&\\
y &=&\rho\,\operatorname{sen}\,\varphi & = &  r\,\operatorname{sen}\,\theta\,\operatorname{sen}\,\varphi\\&&&&\\
z &=& z &=&  r\cos\theta\end{array}

2.2 De cilíndricas a otros sistemas

\begin{array}{ccccc}\sqrt{x^2+y^2} &=&  \rho &=&  r\,\operatorname{sen}\,\theta \\ &&&& \\
\operatorname{arctg}\displaystyle\frac{y}{x}  &=& \varphi &=&   \varphi \\&&&&\\
z &=&   z&=&   r\cos\theta\end{array}

2.3 De esféricas a otros sistemas

\begin{array}{ccccc}\sqrt{x^2+y^2+z^2}&= & \sqrt{\rho^2+z^2}&=&  r \\&&&&\\
\operatorname{arctg}\displaystyle\frac{\sqrt{x^2+y^2}}{z} & = & 
\operatorname{arctg}\displaystyle\frac{\rho}{z}&=& \theta \\&&&&\\
\operatorname{arctg}\displaystyle\frac{y}{x}& =& \varphi &=&  \varphi\end{array}

3 Vector de posición

3.1 En cartesianas

\mathbf{r}=x\mathbf{u}_{x}+y\,\mathbf{u}_{y}+z\mathbf{u}_{z}

3.2 En cilíndricas

\mathbf{r}=\rho\,\mathbf{u}_{\rho}+z\mathbf{u}_{z}

3.3 En esféricas

\mathbf{r}=r\mathbf{u}_{r}

4 Factores de escala

4.1 Definición

h_i=\left|\frac{\partial \mathbf{r}}{\partial q_i}\right|

4.2 Cartesianas

h_x=1\,    h_y=1\,    h_z=1\,

4.3 Cilíndricas

h_\rho=1\,    h_\varphi=\rho    h_z=1\,

4.4 Esféricas

h_r=1\,    h_\theta=r\,    h_\varphi=r\,\operatorname{sen}\,\theta

5 Relación entre bases vectoriales

5.1 De cartesianas a otro sistema

\begin{array}{ccccc}
\mathbf{u}_{x} & = & \cos\varphi\mathbf{u}_{\rho}-\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{\varphi} & = &
\,\operatorname{sen}\,\theta\cos\varphi\mathbf{u}_{r}+\cos\theta\cos\varphi\mathbf{u}_{\theta}-\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{\varphi} \\
\mathbf{u}_{y} & = & \,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{\rho}+\cos\varphi\mathbf{u}_{\varphi} & = &
\,\operatorname{sen}\,\theta\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{r}+\cos\theta\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{\theta}+\cos\varphi\mathbf{u}_{\varphi} \\
\mathbf{u}_{z} & = & \mathbf{u}_{z} & = & \cos\theta\mathbf{u}_{r}-\,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{\theta}
\end{array}

5.2 De cilíndricas a otro sistema

\begin{array}{ccccc}
\cos\varphi\mathbf{u}_{x}+\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{y} & = & \mathbf{u}_{\rho} & = &
\,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{r}+\cos\theta\mathbf{u}_{\theta} \\
-\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{x}+\cos\varphi\mathbf{u}_{y}
& = &
\mathbf{u}_{\varphi}& = &
\mathbf{u}_{\varphi} \\
\mathbf{u}_{z} & = & \mathbf{u}_{z} & = & \cos\theta\mathbf{u}_{r}-\,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{\theta}\\
\end{array}

5.3 De esféricas a otro sistema

\begin{array}{ccccc}
\,\operatorname{sen}\,\theta\cos\varphi\mathbf{u}_{x}+\,\operatorname{sen}\,\theta\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{y}+\cos\theta\mathbf{u}_{z} & = & \,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{\rho}+\cos\theta\mathbf{u}_{z} & = &
\mathbf{u}_{r} \\
\cos\theta\cos\varphi\mathbf{u}_{x}+\cos\theta\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{y}-\,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{z} & = &\cos\theta\mathbf{u}_{\rho}-\,\operatorname{sen}\,\theta\mathbf{u}_{z} & = &
\mathbf{u}_{\theta} \\
-\,\operatorname{sen}\,\varphi\mathbf{u}_{x}+\cos\varphi\mathbf{u}_{y}
& = &
\mathbf{u}_{\varphi}& = &
\mathbf{u}_{\varphi} \\
\end{array}

6 Diferenciales

6.1 De camino

6.1.1 Para coordenadas ortogonales

\mathrm{d}\mathbf{r}=h_1\,\mathrm{d}q_1\,\mathbf{u}_{1}+h_2\,\mathrm{d}q_2\,\mathbf{u}_{2}+h_3\,\mathrm{d}q_3\,\mathbf{u}_{3}

6.1.2 En cartesianas

\mathrm{d}\mathbf{r}=\mathrm{d}x\mathbf{u}_{x}+\mathrm{d}y\,\mathbf{u}_{y}+\mathrm{d}z\mathbf{u}_{z}

6.1.3 En cilíndricas

\mathrm{d}\mathbf{r}=\mathrm{d}\rho\,\mathbf{u}_{\rho}+\rho\,\mathrm{d}\varphi\,\mathbf{u}_{\varphi}+\mathrm{d}z\mathbf{u}_{z}

6.1.4 En esféricas

\mathrm{d}\mathbf{r}=\mathrm{d}r\mathbf{u}_{r}+r\,\mathrm{d}\theta\,\mathbf{u}_{\theta}+r\,\operatorname{sen}\,\theta\,\mathrm{d}\varphi\,\mathbf{u}_{\varphi}

6.2 De superficie

6.2.1 Para coordenadas ortogonales

\left.\mathrm{d}\mathbf{S}\right|_{q_3=\mathrm{cte}}= h_1 h_2 \mathrm{d}q_1 \mathrm{d}q_2 \mathbf{u}_{3}

6.2.2 En cartesianas

\mathrm{d}\mathbf{S}_x=\mathrm{d}y\,\mathrm{d}z\,\mathbf{u}_{x}
\mathrm{d}\mathbf{S}_y=\mathrm{d}x\,\mathrm{d}z\,\mathbf{u}_{y}
\mathrm{d}\mathbf{S}_z=\mathrm{d}x\,\mathrm{d}y\,\mathbf{u}_{z}

6.2.3 En cilíndricas

\mathrm{d}\mathbf{S}_\rho=\rho\,\mathrm{d}\varphi\,\mathrm{d}z\,\mathbf{u}_{\rho}
\mathrm{d}\mathbf{S}_\varphi=\mathrm{d}\rho\,\mathrm{d}z\,\mathbf{u}_{\varphi}
\mathrm{d}\mathbf{S}_z=\rho\,\mathrm{d}\rho\,\mathrm{d}\varphi\,\mathbf{u}_{z}

6.2.4 En esféricas

\mathrm{d}\mathbf{S}_r=r^2\,\,\operatorname{sen}\,\theta\,\mathrm{d}\theta\,\mathrm{d}\varphi\,\mathbf{u}_{r}
\mathrm{d}\mathbf{S}_\theta=r\,\,\operatorname{sen}\,\theta\,\mathrm{d}r\,\mathrm{d}\varphi\,\mathbf{u}_{\theta}
\mathrm{d}\mathbf{S}_\varphi=r\,\,\mathrm{d}r\,\mathrm{d}\theta\,\mathbf{u}_{\varphi}

6.3 De volumen

6.3.1 Para coordenadas ortogonales

6.3.2 En cartesianas

6.3.3 En cilíndricas

6.3.4 En esféricas

Herramientas:

Herramientas personales
TOOLBOX
LANGUAGES
licencia de Creative Commons
Esta página fue modificada por última vez el 10:52, 25 jul 2008. - Esta página ha sido visitada 15.415 veces. - Aviso legal - Acerca de Laplace