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Trigger
Nivel 8



Registrado: 06 Ago 2008
Mensajes: 524

Carrera: Industrial
argentina.gif
MensajePublicado: Mie Jul 06, 2011 11:53 am  Asunto:  Ejercicio de Final Responder citandoFin de la PáginaVolver arriba

Sea [tex]f(x,y)=2-(x-1)^2-y^2[/tex] una funcion, de manera que [tex]\sqrt{x^2+y^2}\leq z \leq f(x,y)[/tex] define un cuerpo V en [tex]R^3[/tex] . Demostrar que el volumen del cuerpo V es la tercera parte del valor del flujo del vector posicion [tex]r=(x,y,z)[/tex] a traves de la superficie grafica de f(x,y) con [tex]\sqrt{x^2+y^2}\leq f(x,y)[/tex]

El volumen del cuerpo V esta comprendido entre el cono y el grafico de f(x,y).
Si considero a r como una funcion vectorial tal que [tex] r:R^3 \longrightarrow R^3 [/tex] tal que [tex]r(x,y,z)=(x,y,z) [/tex] puedo decir que las componentes de este campo vectorial admiten derivadas parciales continuas en [tex]R^3[/tex] por lo que orientando la superficie de manera que el vector normal quede saliente a la misma, puedo utilizar el teorema de la divergencia para relacionar el flujo con el volumen. (¿Esta bien justificado?)

Busco la divergencia de r:

[tex]Div (r)=1+1+1=3 [/tex]

Y ahora planteo el teorema de Gauss:

[tex] \int\int\int Div(r) dV=\int\int r.N da [/tex]

[tex] \int \int \int 3 dV=\int \int r.N da (S1) + \int \int r.N da (S2) [/tex]

Siendo S1 y S2 el cono y la grafica de f(x,y). Entonces para demostrar que el Volumen del cuerpo es la tercera parte del flujo de r a traves del grafico de f(x,y) solo tengo que buscar el flujo a traves de S1 y que este me de cero:

Para buscar el flujo a traves de [tex] z=\sqrt{x^2+y^2} [/tex] parametrizo utilizando coordenadas polares:

[tex]\phi(\theta,\rho)=(\rho\cos\theta,\rho\sin\theta,\rho)[/tex]

Para buscar el vector normal hago el producto vectorial de las derivadas paraciales de mi superficie parametrizada y me queda:

[tex]N=(\rho\cos\theta,\rho\sin\theta,-\rho) con 0\leq\theta\leq2\pi [/tex]

Y para buscar el dominio de integracion de [tex]\rho[/tex] proyecto sobre el plano xy (z=0) y obtengo una circunferencia de centro (1,0) y radio 2. Aca me surgen algunas dudas:

El radio va de 0 a 2?

O tengo que plantear:

[tex](x-1)^2+y^2=2[/tex]
[tex](\rho\cos\theta-1)^2+(\rho\sin\theta)^2=2[/tex]

Haciendo esto me llego a esta expresion y me trabo:

[tex](\rho)^2=1+2\rho\cos\theta[/tex]

Alguien si me puede orientar un poco, estaria mas que agradecido.

\MOD (Dx9): Arregle el latex.


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df
Nivel 9


Edad: 32
Registrado: 15 May 2010
Mensajes: 2298

Carrera: Civil
CARRERA.civil.3.jpg
MensajePublicado: Mie Jul 06, 2011 12:01 pm  Asunto:  (Sin Asunto) Responder citandoFin de la PáginaVolver arriba

La superficie a través de la cual querés calcular el flujo de r es V menos el cacho del cono. Si en vez de eso, calculás el flujo a través de toda la superficie que limita al volúmen V, tenés que la divergencia de r es 3, o sea el flujo es 3 veces el volúmen de V, y eso es el flujo a través del cacho de paraboloide que te piden, y a través del pedazo de cono. Pero el vector posición es normal a la normal a la superficie del cono en todo punto, entonces el flujo es 0.

_________________
[tex] \nabla ^u \nabla_u \phi = g^{ij} \Big( \frac{\partial ^2 \phi}{\partial x^i \partial x^j} - \Gamma^{k}_{ij} \frac{\partial \phi}{\partial x^k} \Big)\\\\\frac{\partial \sigma^{ij}}{\partial x^i} + \sigma^{kj} \Gamma^i _{ki} + \sigma^{ik} \Gamma^j _{ki} = 0[/tex]

Tauro Género:Masculino Cabra OcultoGalería Personal de dfVer perfil de usuarioEnviar mensaje privado
Trigger
Nivel 8



Registrado: 06 Ago 2008
Mensajes: 524

Carrera: Industrial
argentina.gif
MensajePublicado: Mie Jul 06, 2011 12:23 pm  Asunto:  (Sin Asunto) Responder citandoFin de la PáginaVolver arriba

El vector posicion es el r=(x,y,z).

Busco el vector normal a la superficie del cono en todo punto definiendo una nueva funcion vectorial:

[tex] G(x,y,z) = x^2 + y^2 - z^2 [\tex]

tal que el gradiente de dicha funcion va a ser el vector normal:

[tex] \bigtriangledownG=(2x,2y,-2z)=N [/tex]


Entonces para que los 2 vectores sean normales entre si tienen que ser ortogonales pero al plantear el producto escalar no me da cero:

[tex]r.N=(x,y,z).(2x,2y,-2z)=2(x^2+y^2-z^2)[/tex]

aca me perdi


 Género:Masculino  OfflineGalería Personal de TriggerVer perfil de usuarioEnviar mensaje privado
df
Nivel 9


Edad: 32
Registrado: 15 May 2010
Mensajes: 2298

Carrera: Civil
CARRERA.civil.3.jpg
MensajePublicado: Mie Jul 06, 2011 12:36 pm  Asunto:  (Sin Asunto) Responder citandoFin de la PáginaVolver arriba

Es que está bien lo que hacés, como z=sqrt(x^2+y^2), ese producto escalar da 0.
Fijate si con este dibujito lo entendés, sobre la superficie del cono, r es tangente a la superficie. Sería la traza del cono en el plano zx
Image

_________________
[tex] \nabla ^u \nabla_u \phi = g^{ij} \Big( \frac{\partial ^2 \phi}{\partial x^i \partial x^j} - \Gamma^{k}_{ij} \frac{\partial \phi}{\partial x^k} \Big)\\\\\frac{\partial \sigma^{ij}}{\partial x^i} + \sigma^{kj} \Gamma^i _{ki} + \sigma^{ik} \Gamma^j _{ki} = 0[/tex]

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