بيت » Laplace’s Equation

Laplace’s Equation

1780
  • Pierre-Simon Laplace

A second-order linear elliptic partial differential equation that describes systems in a steady-state or equilibrium condition. It is written as [latex]nabla^2 u = 0[/latex] or [latex]Delta u = 0[/latex], where [latex]nabla^2[/latex] (or [latex]Delta[/latex]) is the Laplace operator. Solutions, called harmonic functions, are the smoothest possible functions and represent potentials in fields like electrostatics, gravitation, and fluid flow.

Laplace’s equation is the canonical elliptic PDE. It arises in numerous physical contexts where a quantity is in equilibrium and its value at a point is the average of its values in the surrounding neighborhood. This averaging property is a defining characteristic of its solutions, known as harmonic functions. A direct consequence is the ‘maximum principle’ for harmonic functions, which states that a non-constant solution cannot attain its maximum or minimum value in the interior of its domain; these extrema must lie on the boundary. This prevents, for example, a hot spot from existing in a region of steady-state heat flow unless there is a source there (which would violate [latex]nabla^2 u = 0[/latex]).

Solutions to Laplace’s equation are infinitely differentiable (analytic) even if the boundary conditions are not. This is a remarkable smoothing property, even stronger than that of the heat equation. The problem of finding a solution to Laplace’s equation in a domain given the values of the solution on the boundary is known as the Dirichlet problem. The related Neumann problem specifies the normal derivative on the boundary.

Unlike the time-dependent heat and wave equations, Laplace’s equation is typically solved for boundary value problems, where the entire boundary of a spatial domain influences the solution at every interior point simultaneously. This ‘global’ dependence contrasts with the causal, time-marching nature of parabolic and hyperbolic equations.

UNESCO Nomenclature: 1208
– Mathematical physics

النوع

Abstract System

Disruption

Foundational

الاستخدام

Widespread Use

Precursors

  • newton’s law of universal gravitation
  • coulomb’s law of electrostatics
  • concept of a potential field by lagrange
  • development of multivariable calculus and the laplace operator

التطبيقات

  • electrostatics for calculating electric potential in charge-free regions
  • gravitation for determining gravitational potential
  • steady-state heat conduction
  • incompressible and irrotational fluid flow
  • describing the shape of a soap film stretched across a wire frame

براءات الاختراع:

NA

Potential Innovations Ideas

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: laplace’s equation, elliptic pde, harmonic function, potential theory, steady-state, electrostatics, boundary value problem, dirichlet problem

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً