Thomas 11ed , Capítulo 16 , Seção 16.7 , Exercício 1

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

Enunciado

Exercício 1

Use a integral de superfície no Teorema de Stokes para calcular a circulação do campo

F

ao redor da elípse C de equação

4*x^2+y^2

no plano xy, no sentido anti-horário quando vista de cima.

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Solução

A figura abaixo ilustra o círculo C (em vermelho) e o vetor unitário tangente T com a orientação anti-horária quando vista de cima. Ilustra também o disco S (em azul) que é limitado por C e uma normal unitária n que é compatível com a orientação de C .

[Maple

Como S é uma superfície plana, segue-se que o elemento de área é dado por dS . Com essa notação, o Teorema de Stokes afirma que a circulação é dada pela integral de superfície

onde o rotacional do campo F é igual a

``

Finalmente, como o vetor normal é n = (0, 0, 1), segue-se que , e portanto

onde foi usado que S é a região limitada pela elípse 4*x^2+y^2 , isto é, pela elípse x^2/((3/2)^2)+y^2/(3^2) , e portanto a sua área é igual a Pi*3/2*3


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André Lopes


Publicado em: 22/03/2010
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