Résumé
In vector calculus, the divergence theorem, also known as Gauss's theorem or Ostrogradsky's theorem, is a theorem which relates the flux of a vector field through a closed surface to the divergence of the field in the volume enclosed. More precisely, the divergence theorem states that the surface integral of a vector field over a closed surface, which is called the "flux" through the surface, is equal to the volume integral of the divergence over the region inside the surface. Intuitively, it states that "the sum of all sources of the field in a region (with sinks regarded as negative sources) gives the net flux out of the region". The divergence theorem is an important result for the mathematics of physics and engineering, particularly in electrostatics and fluid dynamics. In these fields, it is usually applied in three dimensions. However, it generalizes to any number of dimensions. In one dimension, it is equivalent to integration by parts. In two dimensions, it is equivalent to Green's theorem. Vector fields are often illustrated using the example of the velocity field of a fluid, such as a gas or liquid. A moving liquid has a velocity—a speed and a direction—at each point, which can be represented by a vector, so that the velocity of the liquid at any moment forms a vector field. Consider an imaginary closed surface S inside a body of liquid, enclosing a volume of liquid. The flux of liquid out of the volume at any time is equal to the volume rate of fluid crossing this surface, i.e., the surface integral of the velocity over the surface. Since liquids are incompressible, the amount of liquid inside a closed volume is constant; if there are no sources or sinks inside the volume then the flux of liquid out of S is zero. If the liquid is moving, it may flow into the volume at some points on the surface S and out of the volume at other points, but the amounts flowing in and out at any moment are equal, so the net flux of liquid out of the volume is zero.
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Intégrale de surface
En mathématiques, une intégrale de surface est une intégrale définie sur toute une surface qui peut être courbe dans l'espace. Pour une surface donnée, on peut intégrer sur un champ scalaire ou sur un champ vectoriel. Les intégrales de surface ont de nombreuses applications : par exemple, en physique, dans la théorie classique de l'électromagnétisme. Pour exprimer de façon explicite l'intégrale de surface, il faut généralement paramétrer la surface S en question en considérant un système de coordonnées curvilignes, comme la longitude et la latitude sur une sphère.
Flux (physique)
En physique, un flux est une intégrale de surface de la composante normale d'un champ vectoriel sur une surface donnée. Le champ vectoriel associé est souvent nommé densité de flux. Cette définition rejoint celle du flux en mathématiques. Si dans certains domaines de la physique, le flux est également un débit, lié à un déplacement de matière ou à un transfert d'énergie, ce n'est pas toujours le cas : on aime malgré tout se représenter un flux comme caractéristique de ce qui s'écoule le long des lignes de champs à travers la frontière que marque la surface.
Théorème de la divergence
En analyse vectorielle, le théorème de la divergence (également appelé théorème de Green-Ostrogradski ou théorème de flux-divergence), affirme l'égalité entre l'intégrale de la divergence d'un champ vectoriel sur un volume dans et le flux de ce champ à travers la frontière du volume (qui est une intégrale de surface). L'égalité est la suivante : où : est le volume ; est la frontière de est le vecteur normal à la surface, dirigé vers l'extérieur et de norme égale à l'élément de surface qu'il représente est continûment dérivable en tout point de ; est l'opérateur nabla ; (valable uniquement en coordonnées cartésiennes).
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