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Calculadora de Rotacional

La calculadora de rotacional de MiniWebtool deriva un campo vectorial 2D o 3D para hallar ∇×F. Introduce las componentes y, de forma opcional, un punto de evaluación para ver los pasos simbólicos y una visualización del flujo rotacional en campos 2D.

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El rotacional mide el giro del campo: para F = ⟨−y, x⟩, ∂Q/∂x − ∂P/∂y = 2

Introduce las componentes de un campo vectorial 2D o 3D y, opcionalmente, un punto para obtener el rotacional paso a paso y ver si el campo es irrotacional.

Ejemplos:
P = F₁(x,y,z)
Q = F₂(x,y,z)
R = F₃(x,y,z)
Coordenadas separadas por comas que coincidan con la dimensión
VISTA PREVIA DEL ROTACIONAL
Ingresa componentes para previsualizar el producto vectorial

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Calculadora de Rotacional

La Calculadora de Rotacional calcula el rotacional ∇×F de cualquier campo vectorial 2D o 3D con una expansión completa paso a paso del determinante del producto vectorial. Ingresa las componentes P, Q de tu campo vectorial (y R para 3D), evalúalo opcionalmente en un punto específico y obtén el rotacional simbólico, la clasificación de rotación y, para campos 2D, una visualización interactiva con un mapa de calor de vorticidad y flujo de partículas animado que muestra el comportamiento rotacional del campo.

Resumen rápido

La Calculadora de Rotacional calcula el rotacional (∇×F) de un campo vectorial 2D o 3D. Usted ingresa las funciones componentes, y devuelve el rotacional simbólico con los pasos y, opcionalmente, el valor en un punto elegido.

Calculadora de Rotacional: funciones de un vistazo
FunciónQué incluyeIdeal para
Campos 2D y 3DElija 2D para F = <P, Q>, que da un rotacional escalar, o 3D para F = <P, Q, R>, que da un vector de rotacional.Problemas de cálculo en el plano o en el espacio
Entrada de funcionesEscriba las componentes usando ^ para potencias y funciones como sin(x), cos(y), exp(x), ln(x) y sqrt(x). Se admite la multiplicación implícita como 2x.Ingresar campos tal como se escriben en clase
Pasos del producto cruzadoMuestra el desarrollo del determinante paso a paso antes de dar el rotacional simbólico.Verificar cada derivada parcial
Punto de evaluaciónIngrese coordenadas separadas por comas, como 1, 2, 3, para obtener un valor numérico y una clasificación de rotación.Saber si un campo gira en sentido horario o antihorario en un punto
Campos de ejemploLos botones cargan seis muestras, incluidos campos 2D antihorarios, horarios e irrotacionales, y dos campos 3D.Probar la herramienta antes de escribir su propio campo
Visualización 2DEn campos 2D, un mapa de calor de vorticidad y un flujo animado opcional de partículas muestran la rotación: naranja para antihorario, morado para horario.Ver el flujo rotacional de un campo

¿Qué es el Rotacional?

El rotacional de un campo vectorial \(\mathbf{F}\) mide la rotación infinitesimal del campo en cada punto. Para un campo 3D \(\mathbf{F} = \langle P, Q, R \rangle\), el rotacional se calcula como un producto vectorial:

$$\nabla \times \mathbf{F} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ \frac{\partial}{\partial x} & \frac{\partial}{\partial y} & \frac{\partial}{\partial z} \\ P & Q & R \end{vmatrix}$$

La expansión del determinante da como resultado el vector rotacional:

$$\nabla \times \mathbf{F} = \left\langle \frac{\partial R}{\partial y} - \frac{\partial Q}{\partial z},\; \frac{\partial P}{\partial z} - \frac{\partial R}{\partial x},\; \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right\rangle$$

Para un campo 2D \(\mathbf{F} = \langle P, Q \rangle\), el rotacional se reduce al escalar \(\frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y}\), que representa la rotación en el plano xy.

Significado Físico del Rotacional

↺
Rotación Antihoraria (rot > 0)
Una pequeña rueda de paletas colocada aquí giraría en sentido antihorario. El campo circula en dirección positiva.
↻
Rotación Horaria (rot < 0)
Una pequeña rueda de paletas colocada aquí giraría en sentido horario. El campo circula en dirección negativa.
⊘
Irrotacional (rot = 0)
Sin rotación neta: el campo es conservativo. Existe una función potencial φ tal que F = ∇φ.
♻
Teorema de Stokes
La integral de superficie del rotacional es igual a la integral de línea alrededor de la frontera: circulación = rotación total.

Fórmulas de Rotacional en Diferentes Sistemas de Coordenadas

Calculadora de Rotacional: Fórmulas de Rotacional en Diferentes Sistemas de Coordenadas
Sistema de CoordenadasFórmula del Rotacional
Cartesiano 2D\(\text{rot}\,\mathbf{F} = \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y}\) (escalar)
Cartesiano 3D\(\nabla \times \mathbf{F} = \left\langle \frac{\partial R}{\partial y} - \frac{\partial Q}{\partial z},\; \frac{\partial P}{\partial z} - \frac{\partial R}{\partial x},\; \frac{\partial Q}{\partial x} - \frac{\partial P}{\partial y} \right\rangle\)
Cilíndrico\(\nabla \times \mathbf{F} = \left\langle \frac{1}{r}\frac{\partial F_z}{\partial \theta} - \frac{\partial F_\theta}{\partial z},\; \frac{\partial F_r}{\partial z} - \frac{\partial F_z}{\partial r},\; \frac{1}{r}\frac{\partial(rF_\theta)}{\partial r} - \frac{1}{r}\frac{\partial F_r}{\partial \theta} \right\rangle\)
EsféricoVer expansión completa usando factores de escala \(h_r=1, h_\theta=r, h_\phi=r\sin\theta\)

Identidades Importantes que Involucran el Rotacional

Calculadora de Rotacional: Identidades Importantes que Involucran el Rotacional
IdentidadFórmula
Rotacional del gradiente\(\nabla \times (\nabla f) = \mathbf{0}\) (siempre cero: los gradientes son irrotacionales)
Divergencia del rotacional\(\nabla \cdot (\nabla \times \mathbf{F}) = 0\) (siempre cero: los rotacionales son solenoidales)
Linealidad\(\nabla \times (a\mathbf{F} + b\mathbf{G}) = a(\nabla \times \mathbf{F}) + b(\nabla \times \mathbf{G})\)
Regla del producto\(\nabla \times (f\mathbf{F}) = f(\nabla \times \mathbf{F}) + (\nabla f) \times \mathbf{F}\)
Teorema de Stokes\(\displaystyle\iint_S (\nabla \times \mathbf{F}) \cdot d\mathbf{S} = \oint_C \mathbf{F} \cdot d\mathbf{r}\)

Aplicaciones del Rotacional

Calculadora de Rotacional: Aplicaciones del Rotacional
CampoAplicaciónQué Representa el Rotacional
ElectromagnetismoLey de Faraday\(\nabla \times \mathbf{E} = -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t}\) — los campos magnéticos cambiantes crean campos eléctricos circulares
ElectromagnetismoLey de Ampère\(\nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J}\) — las corrientes eléctricas crean campos magnéticos circulares
Dinámica de FluidosVorticidad\(\boldsymbol{\omega} = \nabla \times \mathbf{v}\) — mide cómo gira el fluido localmente
MecánicaVelocidad angularPara la rotación de un cuerpo rígido \(\mathbf{v} = \boldsymbol{\omega} \times \mathbf{r}\), el rotacional da \(2\boldsymbol{\omega}\)
Campos conservativosIndependencia de la trayectoriaSi \(\nabla \times \mathbf{F} = 0\), las integrales de línea son independientes de la trayectoria y existe un potencial

Cómo Usar la Calculadora de Rotacional

  1. Elegir dimensión: Selecciona 2D para campos F = ⟨P, Q⟩ (rotacional escalar) o 3D para F = ⟨P, Q, R⟩ (rotacional vectorial) usando los botones de alternancia.
  2. Ingresar funciones componentes: Escribe cada función componente (P, Q y opcionalmente R) usando notación estándar. Usa ^ para exponentes, * para multiplicación y funciones como sin(x), cos(y), exp(x), ln(x), sqrt(x). Se admite la multiplicación implícita (ej., 2x = 2*x).
  3. Ingresar un punto de evaluación (opcional): Proporciona coordenadas separadas por comas para evaluar el rotacional numéricamente y clasificar la dirección de rotación.
  4. Haz clic en Calcular Rotacional: Visualiza el rotacional simbólico, la expansión del determinante del producto vectorial paso a paso, la evaluación numérica y la clasificación de la rotación.
  5. Explora la visualización: Para campos 2D, observa las flechas del campo vectorial con un mapa de calor de vorticidad (naranja = antihorario, púrpura = horario) y el flujo de partículas animado.

Ejemplo Resuelto

Halla el rotacional de \(\mathbf{F}(x, y, z) = \langle y z,\; x z,\; x y \rangle\) en el punto \((1, 2, 3)\):

Paso 1: Escribe el determinante: \(\nabla \times \mathbf{F} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ \partial_x & \partial_y & \partial_z \\ yz & xz & xy \end{vmatrix}\)

Paso 2: Expande: \(\mathbf{i}(x - x) - \mathbf{j}(y - y) + \mathbf{k}(z - z) = \langle 0, 0, 0 \rangle\)

Paso 3: El rotacional es idénticamente cero; este campo es irrotacional (conservativo). De hecho, \(\mathbf{F} = \nabla(xyz)\), lo que confirma que existe una función potencial.

Rotacional vs. Divergencia

Calculadora de Rotacional: Rotacional vs. Divergencia
PropiedadRotacional (∇×F)Divergencia (∇·F)
Tipo de operadorProducto vectorial con ∇Producto punto con ∇
ResultadoVector (3D) / Escalar (2D)Escalar
MideRotación / circulaciónExpansión / contracción
Cero significaIrrotacional / conservativoSolenoidal / incompresible
TeoremaTeorema de StokesTeorema de la divergencia (Gauss)

Preguntas Frecuentes

¿Qué es el rotacional de un campo vectorial?
El rotacional de un campo vectorial mide la tendencia de rotación o circulación en cada punto. Para un campo 3D F = (P, Q, R), el rotacional es un vector calculado mediante el producto vectorial del operador nabla con F: ∇×F = (∂R/∂y − ∂Q/∂z, ∂P/∂z − ∂R/∂x, ∂Q/∂x − ∂P/∂y). Un rotacional positivo indica rotación antihoraria, mientras que uno negativo indica rotación horaria.
¿Cómo se calcula el rotacional?
Para calcular el rotacional de un campo vectorial 3D, plantea un determinante de 3×3 con los vectores unitarios i, j, k en la primera fila, los operadores de derivada parcial ∂/∂x, ∂/∂y, ∂/∂z en la segunda fila y las componentes del campo P, Q, R en la tercera fila. Expande el determinante utilizando la expansión por cofactores a lo largo de la primera fila para obtener cada componente del vector rotacional.
¿Qué significa cuando el rotacional es cero?
Cuando el rotacional es cero en todas partes, el campo vectorial se denomina irrotacional o conservativo. Esto significa que existe una función potencial escalar φ tal que F = ∇φ, y la integral de línea de F alrededor de cualquier trayectoria cerrada es cero. Los campos gravitatorios y los campos electrostáticos son ejemplos de campos irrotacionales.
¿Cuál es la diferencia entre rotacional y divergencia?
El rotacional mide la rotación y produce un vector (en 3D), mientras que la divergencia mide la expansión o contracción y produce un escalar. El rotacional utiliza el producto vectorial de nabla con F (∇×F), mientras que la divergencia utiliza el producto punto (∇·F). Un campo puede tener un rotacional distinto de cero pero una divergencia nula (como F = (−y, x, 0)), o un rotacional nulo pero una divergencia distinta de cero (como F = (x, y, z)).
¿Cuál es el significado físico del rotacional?
Físicamente, el rotacional mide la tendencia de un campo vectorial a circular o rotar alrededor de un punto. Imagina colocar una pequeña rueda de paletas en el flujo de un fluido: el rotacional te indica qué tan rápido y en qué dirección giraría la rueda. En electromagnetismo, el rotacional aparece en la ley de Faraday (los campos magnéticos cambiantes crean campos eléctricos circulares) y en la ley de Ampère (las corrientes crean campos magnéticos circulares). En dinámica de fluidos, el rotacional de la velocidad se denomina vorticidad.

Cite este contenido, página o herramienta como:

"Calculadora de Rotacional" en https://MiniWebtool.com/es/calculadora-de-rotacional/ de MiniWebtool, https://MiniWebtool.com/

por el equipo de miniwebtool. Actualizado: 2026-04-08

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