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曲率テンソル (3回目)

2023/8/5(土) 曲率テンソル (3回目)   (Curvature tensor)   ビアンキの恒等式の導出   ■ 定義 ▼ 曲率テンソル [∇ α ,∇ β ] e m  = R n m, αβ e n  と定義する g kn R n m, αβ  = R k m, αβ  = -g kn R n m, βα  = -R k m, βα   R n m, αβ   = (∂/∂x α )Γ n βm  - (∂/∂x β )Γ n αm   + Γ n α k Γ k βm   - Γ n β k Γ k αm     ■ 導出 ▼ ビアンキの恒等式   Γ k ij  = g ka Γ aij   = (1/2)g ka {(∂g ja /∂X i )+(∂g ai /∂X j )-(∂g ij /∂X a )} 導出は https://ulprojectmail.blogspot.com/2023/07/christoffel-3.html クリストッフェル記号 (3回目)   x':局所慣性系 以後、局所慣性系 クリストッフェル記号 = 0、g kn  = g ( _ ) kn  とする   R k m, αβ  = g kn R n m, αβ   = g kn {(∂/∂x' α )Γ n βm  - (∂/∂x' β )Γ n αm   + Γ n α i Γ i βm   - Γ n β i Γ i αm ) = g kn {(∂/∂x' α )Γ n βm  - (∂/∂x' β )Γ n αm  } = (1/2)g kn   [(∂/∂x' α )g ni {(∂g mi /∂x' β )+(∂g iβ /∂x' m )-(∂g βm /∂x' i )} -(∂/∂x' β )g ni {(∂g mi /∂x' α )+(∂g iα /∂x' m )-(∂g αm /∂x' i )}] = (1/2)g kn g ni   [(∂/∂x' α ){(∂g iβ /∂x' m )-(∂g βm /∂x' i )} -(∂/∂x' β ){(∂g iα /∂x' m )-(∂g αm /∂x&#

曲率テンソル (2回目)

2023/8/4(金) 曲率テンソル (2回目)   (Curvature tensor)   リーマン・クリストッフェル曲率テンソル (Riemann-Christoffel curvature tensor)   球面の 曲率テンソルR n m, αβ   リッチテンソルR m β   スカラー曲率R を求める   ■ 定義 ▼ 曲率テンソル 基底ベクトルの2階共変微分の 1回目と2回目の微分の順番を入れ替えたときの 差の係数をリーマン曲率テンソルとする R n m, αβ e n  = ∇ α (∇ β e m ) - ∇ β (∇ α e m ) = -R n m, βα     R n m, αβ   = (∂/∂x α )Γ n βm  - (∂/∂x β )Γ n αm   + Γ n α k Γ k βm   - Γ n β k Γ k αm     ▼ 極座標系のクリストッフェル記号   https://ulprojectmail.blogspot.com/2023/07/christoffel-2.html クリストッフェル記号 (2回目) より   クリストッフェル記号 Γ γ αβ e γ  = (∂/∂x β ) e α  = ∇ β e α  = Γ γ βα e γ     Γ r θθ  = -r Γ r φφ  = -rsin 2 θ Γ θ rθ  = Γ θ θr  = Γ φ rφ  = Γ φ φr  = 1/r Γ θ φφ  = -sinθcosθ Γ φ θφ  = Γ φ φθ  = cosθ/sinθ   ▼ 球面のクリストッフェル記号 半径rの球面の変数はθ,φなので rを固定するとrに関する微分は0になる よって0以外の成分は次の通り   Γ θ φφ  = -sinθcosθ Γ φ θφ  = cosθ/sinθ Γ φ φθ  = cosθ/sinθ     ■ (∂/∂x α )Γ n βm   ▼ 導出 (∂/∂θ)Γ θ φφ  = (∂/∂θ)(-sinθcosθ) = -cosθcosθ + sinθsinθ = -cos 2 θ+sin 2 θ = -(cos 2 θ-sin 2 θ)   (∂/∂θ)Γ φ θφ  = (∂/∂θ)Γ φ φθ  = (∂/∂θ)(cosθ/sinθ) =

N88-BASICでポテンシャル

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2023/8/2(水) N88-BASICでポテンシャル   (Potential)   重力場のポテンシャル   ■ 参照 https://ulprojectmail.blogspot.com/2023/07/poisson-2.html ポアソン方程式 (2回目) より ポテンシャルエネルギー(位置エネルギー) V(r) = -GMm/r U(h) = mgh     ■ 定義 G   :重力定数 r   :原点からの距離(m) V(r):重力ポテンシャル(位置)エネルギー(J) U(h):重力ポテンシャル(位置)エネルギー(J)近似 R N pE :地球の極半径6356.8 km … (正確に) R N eE :地球赤道半径6378.1 km … (正確に) M e :地球の質量5.9724×10 24  kg R e :地球の半径(R N pE R N eE 2 ) 1/3  = 6370.992×10 3  m h   :地球表面からの高さ(|h| << |R e |) g   :GM/R e 2  (m/s 2 ) m   :物質の質量(kg)     ■ 地球の平均半径の計算 球の体積 4πr 3 /3 楕円体の体積 4πabc/3 極半径p、赤道半径eの回転楕円体の体積 4πpe 2 /3   4πr 3 /3 = 4πpe 2 /3とすると r 3  = pe 2   r = (pe 2 ) 1/3   これを地球の平均半径としました   ■ 動作 rとV(r),U(h)のグラフを表示   ポテンシャルエネルギー(位置エネルギー)は m = 1 kgの時の値を表示しています (単位はSI系を使用)   VL,NL,XL-BASICと blg~.zip ( pote001 .bas)は 以下のリンクからダウンロードできます https://ulprojectmail.blogspot.com Readme.txtを読んで遊んで下さい