Derivata materiale: differenze tra le versioni

Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
Riga 4:
 
==Definizione==
La derivata materiale o ''derivata lagrangiana'' di un [[campo scalare]] <math>\varphi (\mathbf x, t)</math> è definita come:
 
:<math>\frac{D\varphi}{Dt} = \frac{\partial \varphi}{\partial t} + \mathbf{vu}\cdot\nabla \varphi</math>
 
dove <math>\nabla \varphi</math> è il [[gradiente]] di <math>\varphi</math>, e la [[derivata parziale]] <math>\partial \varphi / \partial t</math> è detta ''derivata euleriana'' (derivata del campo rispetto al tempo in una posizione fissata). Questo tipo di derivazione descrive il trasporto semplice di una quantità scalare o vettoriale con una [[velocità di deriva]] <math>\mathbf u (\mathbf x, t)</math>.
 
La derivata materiale di un [[campo vettoriale]] <math>\mathbf u\psi (\mathbf x, t)</math> è data da:
 
:<math>\frac{D\mathbf{u\psi}}{Dt} = \frac{\partial \mathbf{u}}{\partial t} + \mathbf{vu}\cdot\nabla \mathbf{u\psi}</math>
 
dove <math>\nabla \mathbf{u\psi}</math> è la [[derivata covariante]] di <math>\mathbf{u\psi}</math>.
 
Il termine "derivata convettiva" è utilizzato sia per indicare la derivata materiale <math>D\varphi/Dt</math> o <math>D\mathbf{u\psi}/Dt</math>, sia per indicare la derivazione <math>\mathbf{vu}\cdot\nabla \varphi</math> o <math>\mathbf{vu}\cdot\nabla \mathbf{u\psi}</math> delle sole componenti spaziali.
 
Questo tipo di derivazione descrive spesso il trasporto di una quantità scalare o vettoriale in un campo vettoriale <math>\mathbf v (\mathbf x, t)</math>. L'effetto dei termini indipendenti dal tempo è detto talvolta [[avvezione]] per il caso scalare e [[convezione]] per il caso vettoriale. Come esempio per il caso scalare si può considerare una data una quantità scalare <math>\varphi(\mathbf x, t)</math> in un campo vettoriale <math>\mathbf v</math> (come la [[velocità]] di un fluido con temperatura <math>\varphi(\mathbf x, t)</math> in ogni punto <math>\mathbf x</math> al tempo <math>t</math>). La sua [[derivata totale]] rispetto a <math>t</math>, detta in tale contesto ''derivata lagrangiana'', è espressa attraverso la [[regola della catena]] nella [[velocità]]:
 
:<math>\frac{d}{d t}(\varphi(\mathbf x, t)) = \frac{\partial \varphi}{\partial t} + \frac{d \mathbf x}{d t} \nabla \varphi \cdot= \frac{d \mathbfpartial x\varphi}{d\partial t} + \mathbf v \nabla \varphi</math>
 
Il vettore: