8.4
Nell'elettromagnetismo, le linee del campo elettrico — che rappresentano la direzione della forza elettrica — sono sempre perpendicolari alle linee equipotenziali, lungo le quali l'energia potenziale rimane costante.
Questi due insiemi di rette si intersecano ad angolo retto, formando traiettorie ortogonali.
Per comprendere matematicamente il concetto, consideriamo una famiglia di parabole che si apre lungo l'asse x, scritta come x = ky², dove k è una costante.
Derivando l'equazione rispetto a x si ottiene la pendenza della tangente in qualsiasi punto di una parabola.
Per generalizzare il risultato per tutti i membri della famiglia, eliminando k si ottiene una pendenza espressa in termini di x e y.
La direzione perpendicolare a questa pendenza è data dal reciproco negativo.
Sostituendo y/2x nell'espressione della pendenza e riorganizzando si ottiene l'equazione per le traiettorie ortogonali delle parabole
Integrando questa equazione si ottiene un'espressione generale che mostra una famiglia di ellissi centrate all'origine.
Queste ellissi intersecano le parabole ad angolo retto, rispecchiando il modo in cui le linee del campo elettrico intersecano le superfici equipotenziali nei sistemi fisici reali.
Le traiettorie ortogonali descrivono la relazione geometrica tra due famiglie di curve che si intersecano ad angolo retto. Un caso esemplificativo rig…
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