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.