נגזרת חומרית – הבדלי גרסאות

תוכן שנמחק תוכן שנוסף
מ תבנית עריכה, הגהה, עיצוב
שורה 1:
{{עריכה|ניסוח, עיצוב}}
במכניקתב[[מכניקת הרצף]] '''הנגזרת החומרית/מלווה''' מתארת את קצב ההשתנות בזמן של גודל פיזיקאליפיזיקלי (כמו טמפרטורה/ תנעותנע) עבור חומר נזיל הנתון לשדה מהירות תלוי זמן ומרחב.
 
הנגזרת המלווה יכולה להוות קשר בין התיאורים של אוילריאן ולגראנז'יאן לעיוות המרחב.
 
לדוגמא: בדינמיקתב[[הידרודינמיקה|דינמיקת נוזלים ]], ניקח מקרה בו שדה המהירות הוא מהירות הזרימה עצמה והתכונה הנבדקת היא טמפרטורת הנוזל, אז הנגזרת המלווה מתארת את השתנות הטמפרטורה בזמן , של כמות נוזל הנעה לאורך קו מסלול.
 
== הגדרה ==
הנגזרות החומריות של [[שדה סקלרי]] ( φ( x,t ושל שדה וקטורי ( u( x, t מוגדרות בהתאמה:
 
<math>\frac{D\varphi }{Dt}=\frac{\partial \varphi }{\partial t}+v\cdot \nabla\varphi </math>
שורה 21 ⟵ 23:
 
באופן מטעה משתמשים בביטוי נגזרת מלווה עבור הביטויים v•∇φ או v•∇u כשלמעשה השימוש נכון רק במקרים בהם D/Dt הזרימה אינה תלויה בזמן .
השימוש נכון רק במקרים בהם D/Dt הזרימה אינה תלויה בזמן .
 
== פיתוח ==
ניקח פונקציה סקלרי (φ = φ( x, t כאשר x הינוהוא המיקום ו- t הינוהוא זמן . הפונקציה מתארת גודל פיזיקאליפיזיקלי כלשהו כגון טמפרטורה, גובה וכו'.
 
הגודל הפיזיקאלי הפיזיקלי קיים בתוך נוזל שאת מהירותו ניתן לייצג ע"יעל ידי שדה וקטורי (v( x, t .
נשתמש בכלל שרשרתהשרשרת על מנת לגזור את הפונקציה (φ( x, t :
 
<math>\frac{d}{dt}( \varphi (x,t))=\frac{\partial \varphi }{\partial t}+\nabla \varphi \cdot \frac{dx}{dt}</math>
 
נגזרת הפונקציה (φ( x, t תלויה בוקטור בווקטור:
 
 
נגזרת הפונקציה (φ( x, t תלויה בוקטור :
 
 
<math>\frac{dx}{dt} =( \frac{dx}{dt},\frac{dy}{dt},\frac{dz}{dt} )^T</math>
 
המתאר קו מסלול נבחר במרחב .
 
לדוגמאלדוגמה, אם המסלול הנבחר הינו הוא <math>\frac{dx}{dt}=0</math> נגזרת הפונקציה תהיה שווה לנגזרת החלקית לפי זמן .במקרה הזה הזמן הוא המשתנה והמרחב הינו קבוע.
המתאר קו מסלול נבחר במרחב .
המצב הנ"ל ,בו המיקום הינו קבוע (סטטי) מוגדר כנגזרת אוילריאן.
 
לדוגמא, אם המסלול הנבחר הינו <math>\frac{dx}{dt}=0</math> נגזרת הפונקציה תהיה שווה לנגזרת החלקית לפי זמן .במקרה הזה הזמן הוא המשתנה והמרחב הינו קבוע.
המצב הנ"ל ,בו המיקום הינו קבוע (סטטי) מוגדר כנגזרת אוילריאן.
 
דוגמא הממחישה מצב זה , הוא אדם העומד במיקום קבוע בתוך אגם, ומרגיש שינוים בטמפרטורה הנגרמים כתוצאה מהתחממות המים ע"י השמש.
 
לחילופין אם המסלול של השחיין (x(t אינו קבוע , הנגזרת בזמן של φ עשויה להשתנות בהתאם למסלול.