Izduženi sferoidni koordinatni sistem

Izdužene sferoidne koordinate u trodimenzionalnom prostoru predstavljaju ortogonalni koordinatni sistem nastao rotacijom sferoida oko velike osi. Rotacijom oko manje osi dobijaju se spljoštene sferoidne koordinate. Izdužene sferoidne koordinate koriste se da se reše različite parcijalne diferencijalne jednačine, u kojima granični uslovi odgovaraju izduženom sferoidu sa dva fokusa na velikoj osi. Jedan od realnih primera je elektron u elektromagnetnom polju dva pozitivno nabijena jezgra, kao što je slučaj u jonizovanom molekulu vodonika

Definicija

uredi

Najčešća definicija izduženih sferoidnih koordinata   je:

 
 
 
 

gde je   nenegativan realni broj, a  . Azimutalni ugao   je u intervalu  .

Kvadrirajući gornje izraze dobija se:

 

što pokazuje da površi konstantnoga   čine izdužene sferoide, a oni predstavljaju elipse, koje se rotiraju oko osi, koje spajaju njihove fokuse. Na sličan način dobija se i sledeća relacija:

 

iz koje se vidi da površi konstantnoga   čine hiperboloide.

Lameovi koeficijenti skaliranja

uredi

Lameovi koeficijenti skaliranja za eliptične koordinate   su:

 

a azimutalni Lameov koeficijent je:

 

Infinitezimalni element zapremine je:

 

a Laplasijan je:

 

Alternativne definicije

uredi

Postoji alternativna definicija preko tri koordinate  , gde je:   i  .

Onda dobijamo:

 
 
 

Alternativni Lameovi koeficijenti

uredi

Lameovi koeficijenti za   su:

 
 
 

Infinitezimalni element zapremine je:

 

a Laplasijan je:

 

Divergencija je:

 
 

Literatura

uredi
  • Izduženi sferoidni koordinatni sistem
  • Korn GA and Korn TM. (1961) Mathematical Handbook for Scientists and Engineers, McGraw-Hill.
  • Abramowitz, Milton; Stegun, Irene A., eds. (1965), Handbook of Mathematical Functions with Formulas, Graphs, and Mathematical Tables, New York: Dover. ISBN 978-0-486-61272-0.
  • Morse PM, Feshbach H (1953). Methods of Theoretical Physics, Part I. New York: McGraw-Hill. ISBN 978-0-07-043316-8

Vidi još

uredi