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Calculateur de Divergence – Divergence de Champ Vectoriel

Calculez la divergence d'un champ vectoriel 3D

Calculer la Divergence

Entrez les coefficients pour un champ vectoriel linéaire : F(x,y,z) = (ax+by+cz, dx+ey+fz, gx+hy+iz)

Composante P: P(x,y,z)

Composante Q: Q(x,y,z)

Composante R: R(x,y,z)

Point d'Évaluation (x, y, z)

Comment Utiliser

  1. Entrez les coefficients pour la composante P (coefficient de x, y, z)
  2. Entrez les coefficients pour la composante Q (coefficient de x, y, z)
  3. Entrez les coefficients pour la composante R (coefficient de x, y, z)
  4. Entrez le point (x, y, z) où vous voulez évaluer la divergence
  5. Cliquez sur calculer pour voir le résultat de la divergence

Qu'est-ce que la Divergence ?

La divergence est un opérateur vectoriel qui mesure l'amplitude d'une source ou d'un puits d'un champ vectoriel en un point donné. En d'autres termes, elle vous indique à quel point un champ vectoriel se 'propage' ou 'converge' en ce point.

Pour un champ vectoriel 3D F(x,y,z) = (P, Q, R), la divergence est définie comme : div F = ∂P/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z

Interprétation Physique

La divergence a des interprétations physiques importantes :

  • Divergence positive : Le champ agit comme une source (fluide s'écoulant vers l'extérieur)
  • Divergence négative : Le champ agit comme un puits (fluide s'écoulant vers l'intérieur)
  • Divergence nulle : Le champ est incompressible (le volume est conservé)
  • En dynamique des fluides : la divergence mesure le taux d'expansion ou de compression
  • En électromagnétisme : la divergence est liée à la densité de charge (loi de Gauss)

Comment Calculer la Divergence

Pour calculer la divergence d'un champ vectoriel F = (P, Q, R) :

  • Prenez la dérivée partielle de P par rapport à x : ∂P/∂x
  • Prenez la dérivée partielle de Q par rapport à y : ∂Q/∂y
  • Prenez la dérivée partielle de R par rapport à z : ∂R/∂z
  • Additionnez ces trois dérivées partielles : div F = ∂P/∂x + ∂Q/∂y + ∂R/∂z

Par exemple, si F(x,y,z) = (2x, 3y, 4z), alors div F = 2 + 3 + 4 = 9.

Applications de la Divergence

  • Dynamique des fluides : modélisation d'écoulement incompressible
  • Électromagnétisme : loi de Gauss et équations de Maxwell
  • Transfert de chaleur : analyse du flux de chaleur et distribution de température
  • Infographie : simulation de fluides et d'effets de fumée
  • Modélisation météorologique : analyse des systèmes de pression atmosphérique
  • Ingénierie : analyse des contraintes et déformation des matériaux

Le Théorème de la Divergence

Le théorème de la divergence (également appelé théorème de Gauss) relie le flux d'un champ vectoriel à travers une surface fermée à la divergence du champ dans le volume délimité par la surface :

∫∫∫ (div F) dV = ∫∫ F · n dS

Ce théorème est fondamental en physique et en ingénierie, reliant les propriétés locales (divergence) aux propriétés globales (flux à travers une frontière).

Questions fréquentes

Que signifie une divergence positive ?
Une divergence positive signifie que le champ vectoriel agit comme une source en ce point - les vecteurs du champ pointent vers l'extérieur, comme un fluide s'écoulant d'une source. La magnitude vous indique à quel point la source est forte.
Quelle est la différence entre divergence et rotationnel ?
La divergence mesure à quel point un champ vectoriel se propage ou converge (produisant un scalaire), tandis que le rotationnel mesure à quel point il tourne (produisant un vecteur). La divergence utilise la notation ∇·F, le rotationnel utilise ∇×F.
La divergence peut-elle être négative ?
Oui, une divergence négative indique que le champ agit comme un puits - les vecteurs pointent vers l'intérieur vers ce point. Par exemple, un drain dans un écoulement de fluide aurait une divergence négative.
Que signifie une divergence nulle ?
Une divergence nulle signifie que le champ est incompressible ou sans divergence en ce point. La quantité de champ entrant dans un petit volume est égale à la quantité sortant. Ceci est important pour modéliser les fluides incompressibles et les champs magnétiques.