Question
1) Aplique o Teorema da Divergência para determinar o fluxo do campo elétrico overrightarrow (F)(x,y,z)=(x,-y,2z) , através da superficie do cilindro x^2+y^2=9 para -2leqslant zleqslant 2 Considere overrightarrow (n) a normal exterior.
Solution
3.8
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Francine
Profissional · Tutor por 6 anos
Resposta
Para aplicar o Teorema da Divergência e determinar o fluxo do campo elétrico através da superfície do cilindro, podemos seguir os seguintes passos:1. **Divergência do campo elétrico**: A divergência de um campo vetorial
é dada por
. Para o campo elétrico \(\overrightarrow{F}(x,y,z) = (x, -y, 2z)\), calculamos a divergência:
2. **Integração sobre a superfície**: O fluxo
através de uma superfície fechada é dado por:
onde
é a normal à superfície
.3. **Seleção da superfície**: A superfície é o cilindro
para
. A normal
ao cilindro é tangente ao eixo
, ou seja, \(\overrightarrow{n} = (0, 0, 1)\).4. **Integração sobre a superfície**: Como a normal é \((0, 0, 1)\), a integral do fluxo se simplifica para:
5. **Parametrização da superfície**: A superfície
pode ser parametrizada em coordenadas polares:
onde
varia de
a
.6. **Elemento de área**: O elemento de área
na superfície é dado por:
Para
,
e
, então:
7. **Integração**: Substituindo na integral do fluxo:
8. **Resolvendo a integral**:
Portanto, o fluxo do campo elétrico através da superfície do cilindro é
.