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.