Thomas 11ed , Capítulo 16 , Seção 16.7 , Exercício 8

Índice do Banco de Exercícios de Cálculo 3 -> Teorema de Stokes

Enunciado

Exercício 8

Seja n o vetor unitário normal exterior ( normal no sentido oposto da origem ) da casca parabólica

`S:

e seja

F

Encontre o valor do fluxo

 

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Solução


A figura abaixo ilustra a casca parabólica S juntamente com o seu bordo C (a elipse ilustrada na cor azul).

[Maple

Pelo teorema de Stokes, o fluxo através de S na direção da normal n é igual ao valor da integral de linha

onde C tem orientação compatível com a normal n. A orientação de C está ilustrada na figura, e é obtida usando-se a regra da mão direita.

Para o cálculo da integral de linha é necessário parametrizar a curva C. Isso pode ser feito observando que essa curva é definida, no plano Oxz, pela equação 4*x^2+z^2 . Considerando ainda a orientação, a curva pode ser parametrizada por

r(t)

com t no intervalo [0, . Segue-se que o vetor velocidade dr(t), o campo avaliado sobre a curva F(r(t)) e o produto escalar entre esses dois vetores são dados por

dr(t)

F(r(t))

``

Resta apenas calcular a integral dessa última igualdade no intervalo [0, . Para isso, obseve que, na primeira fração, a derivada do denominador 2+sen(t) é exatamente o numerador cos(t) , e analogamente para a segunda fração. Isso permite calcular a integral dessas frações de uma forma fácil. Usando essas observações, é clara então que o fluxo pedido é igual a

`

`

``

 


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Neil da Silva


Publicado em: 10/08/2008
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