חומר עזר 2.15 : דוגמאות לקואורדינטות כדוריות (ספריות)


א)

הנקודה .

נמצא את הקואורדינטות הכדוריות של הנקודה:

הרדיוס הנו.

הנה הקואורדינטה הזוויתית הקוטבית

של הנקודה , כלומר













(ב)

הנקודה . הקואורדינטות הקרטזיות של הנקודה תמצאנה בזו הדרך:

(נזכור כי )


(ג)

כאשר , קבוע, המקום הגיאומטרי הנו ספירה ברדיוס .


(ד)

אם קבועה, משמעות הדבר הנה כי הקואורדינטה הזוויתית הקוטבית של הנה (וכמובן שאין תנאי על ). מכאן כי המקום הגיאומטרי הוא חצי מישור המכיל את ציר .


(ה)

לבסוף, אם נכפה כי תהא קבועה, אזי נקבל כי הרדיוס-ווקטור יוצר זווית קבועה עם , ולכן המקום הגיאומטרי שנקבל הוא חרוט עם חצי-זווית מפתח שצירו הוא ציר ה- .

כלומר תתקבלנה הצורות הבאות

אם: החלק החיובי של ציר .


אם: החלק השלילי של ציר .



(ו)

את הגליל שתואר ביחידה 2.12, סעיף (ט) - נוכל לרשום בקואורדינטות כדוריות בעזרת הנוסחאות מיחידה 2.14:



קואורדינטות קוטביות הנן שימושיות לעתים קרובות בבעיות בהן ישנה סימטריה מעגלית, גלילית או כדורית , וסוג הקואורדינטות בהן מומלץ להשתמש תלוי בממד (מישור או תלת-ממד) וסוג הסימטריה.

לדוגמא:

קואורדינטות קוטביות: תנועה של גוף תחת השפעת כוח הכבידה של גוף אחד (בעיה דו-גופית).

קואורדינטות כדוריות : מומנט התמד של כדור או משוואת שרדינגר של פונקציית הגל של אלקטרון באטום המימן.

קואורדינטות גליליות: סביבון.