3.4.1: Ejemplos
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\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\ket}[1]{\left| #1 \right>}\)
\(\newcommand{\bra}[1]{\left< #1 \right|}\)
\(\newcommand{\braket}[2]{\left< #1 \vphantom{#2} \right| \left. #2 \vphantom{#1} \right>}\)
\(\newcommand{\braopket}[3]{\left< #1 \vphantom{#2}\vphantom{#3} \right| #2 \vphantom{#1}\vphantom{#3} \left| #3 \vphantom{#1}\vphantom{#2} \right>}\)
\(\newcommand{\qmvec}[1]{\mathbf{\vec{#1}}}\)
\(\newcommand{\op}[1]{\hat{\mathbf{#1}}}\)
\(\newcommand{\expect}[1]{\langle #1 \rangle}\)
\(\newcommand{\dfn}[1]{\emph{\textbf{#1}}}\)
Ejemplo 3.4.1.1: Ecuaciones de Navier-Stokes
El sistema Navier-Stokes para un líquido viscoso incompresible es
\ begin {eqnarray*}
v_t+ (v\ cdot\ nabla_x) v&=&-\ frac {1} {\ rho}\ nabla_x p+\ gamma\ triangle_x v\
\ text {div} _x\ v&=&0,
\ end {eqnarray*}
donde
\(\rho\) es la densidad (constante y positiva) del líquido,
\(\gamma\) es la viscosidad (constante y positiva) del líquido, vector de
\(v=v(x,t)\) velocidad de las partículas líquidas,\(x\in\mathbb{R}^3\) o en\(\mathbb{R}^2\),
\(p=p(x,t)\) presión.
El problema es encontrar soluciones\(v,\ p\) al sistema anterior.
Ejemplo 3.4. 2.1: Elasticidad lineal
Considera el sistema
\ begin {ecuación}
\ label {elast}
\ rho\ frac {\ parcial^2u} {\ parcial t^2} =\ mu\ triangle_x u+ (\ lambda+\ mu)\ nabla_x (\ text {div} _x\ u) +f.
\ end {ecuación}
Aquí está, en el caso de un cuerpo elástico en\(\mathbb{R}^3\),
\(u(x,t)=(u_1(x,t),u_2(x,t),u_3(x,t))\)vector de desplazamiento,
\(f(x,t)\) densidad de fuerza externa, densidad
\(\rho\) (constante), constantes de Lamé
\(\lambda,\ \mu\) (positivas).
La ecuación característica es\(\det C=0\) donde las entradas de la matriz\(C\) están dadas por
$$
c_ {ij} =(\ lambda+\ mu)\ chi_ {x_i}\ chi_ {x_j} +\ delta_ {ij}\ left (\ mu|\ nabla_x\ chi|^2-\ rho\ chi_t^2\ right).
$$
La ecuación característica es
$$
\ left ((\ lambda+2\ mu) |\ nabla_x\ chi|^2-\ rho\ chi_t^2\ right)\ left (\ mu|\ nabla_x\ chi|^2-\ rho\ chi_t^2\ right) ^2=0.
$$ De
ello se deduce que son posibles dos velocidades diferentes\(P\) de superficies características\(\mathcal{S}(t)\)
\(\chi(x,t)=const.\), definidas por, a saber,
$$
P_1=\ sqrt {\ frac {\ lambda+2\ mu} {\ rho}},\\\ mbox {y}\\ P_2=\ sqrt {\ frac {\ mu} {\ rho}}.
$$ Eso
lo recordamos\(P=-\chi_t/|\nabla_x\chi|\).


