Fysiker använder matematiska tekniker som kallas vektoranalys för att analysera hur saker och ting gå och flöde i tre dimensioner , däribland vatten , luft och el . Även förmågan att manipulera ekvationerna kan kräva flera år av college-nivå matematik , kan du förstå många av de allmänna begrepp med lite eftertanke och sunt förnuft . Tre fastigheter , som kallas divergens , lutning och curl , kvantifiera olika aspekter av tredimensionella förändringar . Del Operator
En kalkyl funktion kallad del operatören är grundläggande för att bestämma lutning , divergens och rotation . Den finner förändringen i flödet för varje punkt i rummet längs x-, y -och z- koordinater som definierar de välkända tre dimensioner. Utföra del operation på en enda punkt kan innebära massor av matematiska steg . Att arbeta dem för hand för stora grupper av uppgifter skulle vara en enorm uppgift , även om datorer kan göra det snabbt , vilket gör innovationer såsom säkra väderprognoser möjligt . Matematiker dra del symbolen som en liten triangel som pekar nedåt .
Gradient
Mängder som vikt och temperatur består av enstaka nummer, som 15 grader eller 1.000 pounds . Forskarna kallar dessa kvantiteter skalärer . Mätningar som hastighet och kraft , å andra sidan , är vektorer , som har två nummer – ett belopp och en riktning . Till exempel, säger meterolog vinden är ut från öster till sju miles per timme. Forskare anger vektorer med pilar, såsom pilarna ha en längd , som indikerar magnituden eller styrkan i mätningen, och pekar i en särskild riktning. Gradienten är en vektor som härrör från en del drift på en yta. Om ytan är plan , är lutningen noll ; dess form förändras inte. Om ytan är ojämn och kuperad , gradienten pekar bort från den. Om en yta har dips och dalar , gradienten pekar ner i ytan . Ju svårare knölen eller dalen , desto större gradienten är vid den punkten .
Avvikelse
skillnad från lutning, vilket är en vektor , är skillnaden en enkel siffra. Den svarar på frågorna , ” Är något som flödar in eller ut ur detta ? ” och ” Hur mycket ? ” Använda divergens för att analysera ett badkar med kran på och proppen avlägsnas , de flesta av punkterna i det utrymmet har en avvikelse på noll : Vatten varken flyter ut eller i. Men om man tittar på området under kranen , blir skillnaden stora. Allt vatten rinner ned i badkaret från den punkten. Undersöka avloppet är divergens negativ där, och även ett stort antal , eftersom allt vatten rinner ur badkaret på den punkten . Addera Curl
Curl är ännu ett annat sätt att se på flöden , och dessutom kommer från den del operatör . Liksom lutning mätningen är curl en vektor . Om man tittar på badkaret exempel som vatten rinner ut , gör det lite virvel eller tornado formad tratt som går in i avloppet . The curl av flödet är intensiteten och riktningen hos virveln. Om det spiraler medurs , de curl punkter ned i avloppet ; annars pekar den ut i avloppet . Om man tittar på alla andra punkter i badkaret , är curl noll , eftersom vattnet spiraler endast vid avloppet . Addera