موتر

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
موتر الإجهاد لكوشي، موتر من الدرجة الثانية. مكونات الموتر في النظام الإحداثي الديكارتي ثلاثي الأبعاد تكَون المصفوفة
\begin{align}
\sigma & = \begin{bmatrix}\mathbf{T}^{(\mathbf{e}_1)} \mathbf{T}^{(\mathbf{e}_2)} \mathbf{T}^{(\mathbf{e}_3)} \\ \end{bmatrix} \\
& = \begin{bmatrix} \sigma_{11} & \sigma_{12} & \sigma_{13} \\ \sigma_{21} & \sigma_{22} & \sigma_{23} \\ \sigma_{31} & \sigma_{32} & \sigma_{33} \end{bmatrix}\\
\end{align}
أعمدة هذه المصفوفة هي الإجهادات (القوة على كل وحدة مساحية) العاملة على الأوجه e1 و e2 و e3 للمكعب.

المُوَتِّر[1] أو المُمْتَدّ[2] (بالإنكليزية: tensor) هو، في الرياضيات، أحد الدالات الرياضية بجانب الأعداد أو الكميات المطلقة generalized 'quantity' التي لا تتميز بوحدات للقياس. يتميز الموتّر بأنه يحتوي في خواصه خواص الأعداد المطلقة scalar، والمتجهات، والمعاملات الخطية linear operator.

التاريخ[عدل]

انبثق مفهوم الموتر من عمل كارل فريدريش غاوس في الهندسة التفاضلية. انظر إلى متعددة حدود متجانسة.

تعريف[عدل]

يمكن للموتّر أن يكتب بدلالة الإحداثيات، أو مصفوفات قيم سلمية، لكنه يعرف على أنه مستقل عن أي إطار مرجعي.

للموتّرات أهمية كبيرة في الفيزياء والهندسة التطبيقية. ففي مجال تصوير موتّر الحلول diffusion tensor imaging، يعبر الموتّر عن النفاذية التفاضلية للمركبات العضوية إلى الماء ليعطي مسحا للدماغ.

أما أهم تطبيقات الموتّر في الهندسة التطبيقية (المدنية خصوصا) فهو موتّر الإجهاد وموتّر التشوه strain tensor، وكلاهما موتّرات من الرتبة الثانية ويرتبطان بمادة خطية عامة عن طريق موتّر المرونة elasticity tensor ذو الرتبة الرابعة.

تعتبر المتجهات مثلا موتّرات من الدرجة الأولى والموتّر في حد ذاته هو ذلك الشعاع الذي نرسمه على الورقة مثلا أما الشعاع أو المتجة فماهو إلا مظهر من تمظهرات الموتّر حيث يمكننا أن نكتب الموتّر في قواعد مختلفة تعطينا إحداثيات مختلفة للمتجه.

موضوع الموترات هو موضوع فيزيائى ورياضى ولكنه ظهر في ميدان الفيزياء أولا ثم التقطه الرياضيون بعد ذلك وهذبوه ونقوه من التناقضات وصار بعد ذلك موضوعا رياضيا. وكان لالبرت اينشتاين دورا كبيرا في شهرة حساب الموترات لانه استخدم هذا الحساب في نظريته النسبية العامة.

وفي الفيزياء توجد أنواع عديدة من الكميات فهناك كميات قياسية وكميات متجهة ثم كميات موترة أو تنسورية. فما هو الفارق بين هذه الكميات؟ الكميات القياسية يعبر عنها برقم واحد بالاضافة إلى وحدة للقياس. فمثلا عندما نقول عن كتلة شئ أنها 3 كجم فان مانحتاجه هو رقم واحد وهو الرقم ثلاثة بالاضافة إلى وحدة القياس وهي الكيلوجرام. اي أن كتلة الشئ الذي أمامى هي ثلاثة أضعاف كتلة جسم قياسى يستخدم لقياس الكتل. وكذلك الحال بالنسبة للطول 3 متر أو للزمن 3 ثوانى. ففي كل هذه الحالات أحتاج لرقم واحد من أجل تعيين الكمية تعيينا كاملا. ثم تأتى بعد ذلك الكميات المتجهة. وكلمة متجه أو vector تعنى باللغة اللاتينية سائق أو أنه يوجه في اتجاه معين. وهذا النوع من الكميات لا يمكن وصفه عن طريق رقم واحد. ولكنى أحتاج لأكثر من رقم لوصف الكمية التى أمامى. مثال على ذلك هي الازاحة: فاننى اذا طلبت منك أن تزيح كوبا من الماء موضوعا فوق منضدة فارغة مسافة 50 سم فستسألنى في أى اتجاه ينبغى أن تزيحه للامام؟ للخلف؟ لليمين؟ لليسار؟ فالازاحة تحتاج بجانب مقدار المسافة وهو 50 سم رقم اخر يعبر عن الاتجاه. وقد يكون هذا الرقم مثلا عبارة عن الزاوية اللتى يصنعها الاتجاه المقصود مع اتجاه الشمال الجغرافى مقاسة في اتجاه دوران عقرب الساعة. فعندما أقول مثلا أن عليك ان تحرك الكوب مسافة 50 سم بالزاوية 90 درجة فانني اعنى بذلك ان تحرك الكوب 50 سم في اتجاه الشرق. ولكن عموما فان المتجهات يتم التعبير عنها في الاحداثيات الكارتيزية بمجموعة ارقام يساوي عددها عدد الابعاد في الفضاء الموجود. ويعبر عن المتجه رياضيا بصورة مصفوفة ذات عمود واحد. مثال اخر قد يبدو غريبا للمتجه هو قياس البنطلون الجينز.حيث يعبرعن المقاس برقمين مثلا 36 : 34 فرقم يعبر عن الطول ورقم يعبر عن مقاس الوسط. اذن فقياس البنطلون الجينز كمية متجهة

كلمة موتر هي مشتقة من الكلمة الإنجليزية Tension بمعنى شدة أو توتر. ولذلك تأتى الترجمة العربية التى قد تبدو غريبة بعض الشئ الموترات. والموترات هي متجهات فائقة. بمعنى كما أن المتجه مجموعة من الأعداد أو الكميات القياسية فان الموتر هو مجموعة من المتجهات. مثال : عندما أطلب منك أن تزيح عصا طويلة موجودة فوق الطاولة في اتجاه ما. فان متجه واحد لن يكفى لوصف هذه العملية. لماذا؟ لأن كوب الماء يمكننا تخيله نقطة واحدة.أما في حالة العصا فانها قد لا تحافظ بالضروة بعد ازاحتها على نفس الاتجاه التى كانت تاخذه قبل الازاحة. فمثلا قد تكون العصا تشغل في البداية اتجاه الشمال-الجنوب ولكنها بعد الازاحة ينبغى ان تأخذ اتجاه الشرق-الغرب.

ومن هنا فان متجها واحدا لايكفي لوصف هذه العملية بل نحن في حاجة إلى مجموعة من المتجهات. ويعبر عن عن الموترات بصورة مصفوفة.

ثم ان هناك درجة اعلى من الموترات وهي الموترات الفائقة وهي بدورها عبارة عن مجموعة من الموترات لوصف عملية ما. على سبيل المثال، اذا طلبت منك ازاحة عصا طويلة موضوعة على منضدة مسافة ما. وكما راينا ان هذه العملية تحتاج لموتر كما سبق ووضحنا. فاذا اضفت ان العصا بعد ازاحتها لن تحافظ على استقامتها بل انها ستأخذ شكلا مقوسا ما فاننا نري ان موترواحد لن يكفي لوصف هذه العملية بل اننا نحتاج الي مجموعة من الموترات او موتر فائق.

وهكذا فاننا نري انه لا توجد نهاية لهذه العملية و استطيع ان اعرف موترات فوق الفائقة وهكذا إلى مالانهاية. وفي بعض الكتب نجد ان الكميات القياسية يتم توصيفها بانها موترات من الدرجة صفر اما المتجهات فهي موترات من الدرجة الاولى ثم ان الموترات العادية هي من الدرجة الثانية اما الموترات الفائقة فهي من الدرجة الثالثة وهكذا.

إن الموتر في الفيزياء هو كمية فيزيائية حقيقية وبالتالى فهى تحافظ على قيمتها بغض النظر عن محاور الاسناد المستخدمة لوصف هذه الكمية. ولهذه النقطة دور مهم في النظرية النسبية العامة. حيت ان جميع القوانين الفزيائية تحافظ على صورتها بغض النظر عن محاور الاسناد.

انطباعى او ملاحظتى انه في الدول المختلفة يتم التعامل مع الرياضيات بروح مختلفة بعض الشئ. فمثلا في مصر يتم التركيز بشكل كبير على الهندسة والهندسة الفراغية وينبغى على الطالب ان ينمى قدرته على التخيل الفراغي وان يستطيع ان يتخيل شكل خطوط مساعدة غير موجودة في المسألة من اجل الوصول لحل مسألة ما. وهذا امر قد يبدو طبيعيا في بلد اقليدس واضع الهندسة الاقليدية. ولكن في بلد اخر مثل ألمانيا يتم التركيز على الرياضيات من جهة الجبر اكثر. فالمتغيرات والمعادلات تلعب الدور الاكبر وهذا طبيعي في بلد هلبرت الذي دعا إلى تجريد الهندسة من الرسوم والصور. وملاحظتى ان التركيز في المدارس الألمانية لايكون على الهندسة الفراغية ولكن يتم التعامل معها بسطحية شديدة ولكن التركيز يكون بصورة أكبر على الهندسة التحليلية او الهندسة الجبرية التى يتم فيها تحويل المفاهيم الهندسية كنقطة وخط ومستوى إلى معادلات جبرية متجهة. اي ان المتجهات تلعب هنا الدور الاكبر في وصف الهندسة. ثم تأتي بعد ذلك الهندسة التفاضلية التى تعبر عن هندسات اعقد من الهندسة الاقليدية كهندسة ريمان. وهنا يلعب الموتر دورا كبيرا. وفي هذا الميدان يُحتاج إلى معلومات متطورة في حساب المتجهات وحساب الموترات والتفاضل والدوال بدلالة اكثر من متغير وتفاضل هذه الدوال تفاضل جزئي او تفاضل كامل.

للموترات دور هائل في الفيزياء الحديثة. فأي كمية أو أي قانون فيزيائى سليم يجب أن يأخذ صورة معادلات تنسورية بشكل أو باخر. وقد يكون الموتر من الدرجة صفر أو واحد أو اثنين أو ثلاثة أو أعلى من ذلك.

== أمثلة out

تطبيقات[عدل]

تعميمات[عدل]

الموترات في أبعاد غير منتهية[عدل]

انظر أيضا[عدل]

أساسيات[عدل]

تطبيقات[عدل]

مراجع[عدل]

وصلات خارجية[عدل]