1. Законы сохранения и уравнения поля
Пусть
обозначает точку в «пространстве» (в физических приложениях
, а
«временную переменную. Закон сохранения представляет собой уравнение вида
которое справедливо для любого интервала времени
и любой области пространства
с гладкой границей
Здесь
векторные поля размерности
— матричное поле размерности
-единичный вектор, нормальный к поверхности
Уравнение (1) утверждает, что изменение функции множества
на интервале времени от
до
уравновешено потоком величины А через
и действием «источников»
в области
в течение того же времени. В законах сохранения, лежащих в основе физики сплошных сред, типичные компоненты функции
это масса, импульс, момент импульса, энергия, электрический заряд и т. д.
Законы сохранения дополняются исходными предположениями, которые определяют природу среды. Состояние системы описывается вектором состояния
так что величины
и А зависят от и через известные дифференцируемые
определяющие уравнения
Основная задача состоит в том, чтобы найти векторное поле
которое удовлетворяет уравнению (1) для любых
вместе с соответствующими начальными и граничными условиями.
Для дифференцируемого поля
применив теорему о дивергенции, уравнение (1) можно записать в виде
Это уравнение выполняется для произвольной области
тогда и только тогда, когда
в каждой точке
Более полный обзор законов сохранения, определяющих уравнений и уравнений поля в различных областях физики сплошных сред можно найти в книгах Трусделла и Тупина [1] и Трусделла и Нолла [2].