4. Векторный анализ в криволинейных координатах

Криволинейные системы координат 4.2. Координатные поверхности и линии Подвижный репер ...


Чтобы выяснить смысл криволинейных координат, рассмотрим одно из уравнений (185) в виде:
$\displaystyle q_1(x,y,z) = C_1,$ (188)
$ C_1=$Const. Из аналитической геометрии известно, что это уравнение определяет в пространстве поверхность. Если $ C_1$ изменяется, тогда, соответственно, будет задано семейство поверхностей. Аналогично можно получить еще два таких семейства:
$\displaystyle q_2(x,y,z) = C_2,$ (189)
$\displaystyle q_3(x,y,z) = C_3.$ (190)
Если некоторая точка $ M$ имеет криволинейные координаты $ (q_1, q_2, q_3)$, то из (188) - (190) следует, что она расположена на пересечении поверхностей (188) - (190) (рис. 34).

Рис.33.
      Таким образом, положение точки в пространстве можно определить относительно семейства поверхностей (188)-(190), на каждой из которых соответствующая координата имеет постоянное значение. Поэтому, такие поверхности называются координатными. Попарные пересечения координатных поверхностей $ (q_2,q_3)$, $ (q_1,q_3)$, $ (q_1,q_2)$ определяют пространственные кривые, вдоль которых изменяется только одна из координат, $ q_1$, $ q_2$ или $ q_3$. Такие линии называются координатными линиями. Так как уравнения (188)-(190) в общем случае не обязательно задают плоскости, то и координатные линии также будут кривыми, что и определяет название криволинейная система координат.


Дифференциальные характеристики полей Основы тензорного анализа
Криволинейные системы координат   Содержание   Подвижный репер ...