(15:48:52) :

Erkläre mir Rotation eines Vektorfeldes. Verwende nur Formeln, die sich mit KaTeX darstellen lassen.

(15:48:59) :

Gerne! Die Rotation (auch als curl bezeichnet) eines Vektorfeldes beschreibt, wie stark und in welcher Richtung das Feld um einen Punkt „rotiert“.

Vektorfeld

Betrachten wir ein Vektorfeld F \mathbf{F} im R 3 \mathbb{R}^3 mit Komponenten

F ( x , y , z ) = ( F 1 ( x , y , z ) , F 2 ( x , y , z ) , F 3 ( x , y , z ) ) \mathbf{F}(x,y,z) = (F_1(x,y,z), F_2(x,y,z), F_3(x,y,z))

Definition der Rotation (Curl)

Die Rotation von F \mathbf{F} ist ein Vektorfeld, definiert als

curl ⁡ F = ∇ × F = ∣ i j k ∂ ∂ x ∂ ∂ y ∂ ∂ z F 1 F 2 F 3 ∣ \operatorname{curl} \mathbf{F} = \nabla \times \mathbf{F} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z} \\ F_1 & F_2 & F_3 \end{vmatrix}

Das bedeutet im Detail

curl ⁡ F = ( ∂ F 3 ∂ y − ∂ F 2 ∂ z , ∂ F 1 ∂ z − ∂ F 3 ∂ x , ∂ F 2 ∂ x − ∂ F 1 ∂ y ) . \operatorname{curl} \mathbf{F} = \left( \frac{\partial F_3}{\partial y} - \frac{\partial F_2}{\partial z}, \quad \frac{\partial F_1}{\partial z} - \frac{\partial F_3}{\partial x}, \quad \frac{\partial F_2}{\partial x} - \frac{\partial F_1}{\partial y} \right).

Interpretation


Wenn du möchtest, kann ich dir auch eine grafische Veranschaulichung in Python oder Sage zeigen!