Considere una transformación de coordenadas cartesianas a polares( x , y) → ( r , θ )
,
x = r porqueθ ,y= r pecadoθ _
Aquí, denotamos
Xm= ( x , y)
y
X¯m= ( r , θ )
. Ahora, la pregunta es la siguiente,
En elXm
sistema de coordenadas, las componentes del vector velocidad son(X˙,y˙)
. Averigüe los componentes en las coordenadas polares usando reglas de transformación de vector/tensor.
Mi respuesta:
De la transformación de coordenadas que tenemos,
dx = porqueθ rer - r pecadoθ reθ ,dy= pecadoθ rer + r porqueθ reθ _
De este modo,
∂X∂r= porqueθ =Xr;∂X∂θ= − r senθ = − y,∂y∂r= pecadoθ =yr;∂y∂θ= r porqueθ = X .
Los componentes transformados
V¯m=V¯m(Xα)
lee,
V¯m=∂X¯m∂XβVβ
Ahora para
µ = 1
,
V¯1=∂X¯1∂XβVβ=∂X¯1∂X1V1+∂X¯1∂X2V2=∂r∂XV1+∂r∂yV2= segundoθV1+ cscθV2=rXV1+ryV2(1)
Ahora para
µ = 2
,
V¯2=∂X¯2∂XβVβ=∂X¯2∂X1V1+∂X¯2∂X2V2=∂θ∂XV1+∂θ∂yV2= −1rcscθV1+1rsegundoθV2= −1yV1+1XV2(2)
X˙= porqueθr˙− r pecadoθθ˙,y˙= pecadoθr˙+ r porqueθθ˙.
Ahora, calculamos los componentes de velocidad en las coordenadas polares usando ecuaciones (
1
) y (
2
),
vr= segundoθX˙+ cscθy˙= segundoθ ( porqueθr˙− r pecadoθθ˙) +ccθ ( pecadoθr˙+ r porqueθθ˙)=r˙- r bronceadoθθ˙+r˙+ r cunaθθ˙= 2r˙− r ( bronceadoθ - cunaθ )θ˙
vθ= −1rcscθX˙+1rsegundoθy˙= −1rcscθ ( porqueθr˙− r pecadoθθ˙) +1rsegundoθ ( pecadoθr˙+ r porqueθθ˙)= −1rcunaθr˙+θ˙+1rbroncearseθr˙+θ˙= 2θ˙+r˙r( bronceadoθ - cunaθ )
Pregunta actual: ¿Son correctas las ecuaciones anteriores que derivé? ¿No debería ser algo así comovr=r˙
yvθ= rθ˙
? ¿Dónde me estoy equivocando? Ayuda por favor.
RW pájaro