Zweites Kapitel. Die Vektorfelder.
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§ 19. Die Ergiebigkeit eines Quellenfeldes
und die Divergenz.
Der idealen Flüssigkeit, die unserer hydrodynamischen
Abbildung zugrunde liegt, schreiben wir weiterhin die Eigen
schaft der Inkompressibilität zu. Hierdurch wird eine Be
schränkung der Bewegungsfreiheit der Flüssigkeit eingeführt,
da in dem mit Flüssigkeit gefüllten Gebiete durch eine jede
geschlossene Fläche im ganzen ebensoviel Flüssigkeit aus
strömen, wie einströmen muß. Mit Hilfe einer solchen
Strömung könnten wir nur ganz spezielle Vektorfelder abbilden.
Um diese Beschränkung nachträglich wieder aufzuheben,
lassen wir zu, daß an gewissen Stellen des Raumes unsere
ideale Flüssigkeit fortwährend neu erzeugt, an anderen solche
vernichtet wird. Stellen der ersten Art wollen wir als
Quellen, Stellen der zweiten Art als Senken oder auch als
negative Quellen bezeichnen; wir behalten uns indessen vor,
das Wort Quelle auch in dem allgemeineren Sinne zu ge
brauchen, daß es die positiven und negativen Quellen umfaßt.
Durch Annahme eines geeigneten Quellensystemes sind wir
nun in der Lage, ein beliebiges Vektorfeld durch eine
stationäre Bewegung einer inkompressibeln Flüssigkeit ab
zubilden.
Wir nehmen die Quellen als stetig über den Raum ver
teilt an. Es entsteht dann die Aufgabe, ein Maß für die
Ergiebigkeit des Quellensystemes zu finden.
Wir denken uns zu diesem Zwecke im Innern der Flüssig
keit ein kleines rechtwinkliges Parallelepiped von den Kanten
längen a, &, c. Den Koordinatenanfang legen wir in den
Mittelpunkt des Parallelepipeds, die Koordinatenachsen xyz
seinen Kanten parallel. Die Flüssigkeitsbewegung soll stetig
und das Parallelepiped so klein sein, daß wir auf seinen
Seitenflächen den Vektor b mit Hilfe der Formeln (66) be
rechnen können.
Wir berechnen die Flüssigkeitsmenge, die im ganzen in
der Zeiteinheit aus dem Parallelepiped herausströmt. Wir