8.4 Rotace
Definice
Rotací vektorového pole nazýváme vektorové pole
.
Poznámka
· Stačí si zapamatovat pouze tvar první složky, ostatní složky dostaneme cyklickou záměnou indexů a proměnných.
· Tuto definici není možné zobecnit na případ jiného počtu proměnných než tři.
· Pomocí nabla operátoru lze zapsat divergenci jako symbolický vektorový součin .
Příklad
Snadno lze podle definice spočítat, že rotací vektorového pole , tj. pole polohového vektoru, je nulové vektorové pole: .
Poznámka
Na základě Stokesovy věty integrálního počtu (viz kapitola 5.8) můžeme pro rotaci psát vyjádření
.
Plocha je orientovaná rovinná plocha obsahující zvolený bod a ohraničená kladně orientovanou křivkou , úhel je úhel mezi vektorem a normálou k ploše . Vzorec je třeba chápat tak, že hodnota kolmé složky divergence k infinitezimální rovinné plošce (jejíž poloha je určena jejím normálovým vektorem) je dána podílem cirkulace vektoru po ohraničující křivce a velikosti plochy . Jinak řečeno, směr a orientace vektoru ve zvoleném bodě odpovídají směru a orientaci normály k jednotkové (dostatečně malé) plošce , jejíž poloha (sklon) maximalizuje cirkulaci vektoru po její hraniční křivce (tj. veličinu ). Velikost vektoru je dána maximální hodnotou uvedené cirkulace.
Poznámka
V modelu proudící kapaliny (viz divergence) vektor určuje směr osy, kolem které se kapalina v okolí uvažovaného bodu otáčí, a jeho velikost je rovna dvojnásobku rychlosti otáčení (v obloukové míře).
Definice
Body, ve kterých je , označujeme jako víry. Pole, pro které platí identicky (tj. v každém jeho bodě) , se nazývá nevírové pole. Pole, v jehož alespoň jednom bodě je , nazýváme vírovým polem.
Věta
Pro rotaci platí:
,
,
.
Důkaz
Důkaz je triviální, plyne z vět pro derivaci součtu a součinu funkcí.