полнотекстовый ресурс

полнотекстовый ресурс полнотекстовый ресурс

library.psu.kz
from library.psu.kz More from this publisher
19.11.2014 Views

Формула Грина (14.14) является частным случаем формулы Стокса, когда кривая Г и поверхность S лежат в плоскости Оху. Отметим, что формула Стокса (1S.24) справедлива для любой поверхности S, если ее можно разбить на части, уравнения которых имеют вид z —/(х, у). Пример I. Вычислить I = j>(z2 - x)dx + (х2 - y2)dy + (у2 - z)dz Г 2 2 2 2 2 2 - по контуру х +у + z = 8 , х + у в z ,Z>0, «пробегаемому» по ходу часовой стрелки с точки зрения наблюдателя, находящегося в начале координат О. ►Контур интегрирования Г — лежащая в плоскости z = 2 окружность 2 , 2 . „ . . 2^ 2^ 2 0 ш х+у ■ 4 , полученная в результате пересечения сферы х + у + z “ 8 с 2 2 2 _ конусом х + у ■' Z (рис. 15.10). В качестве поверхности S возьмем круге 2 , 2 ^ л - „ в 2 2 Л 2 2 в 2 краем Г: х +у £ 4 , z = 2 . Далее, Р = z -х , Q т х -у , R ш у -z , а л _ а о = 2 dP_d_R т 2 _ 2х . ду dz 9 dz Эх 9 dx dy Тогда в соответствии с формулой Стокса и условием задачи возьмем п = (0, 0, 1) (этим обеспечивается положительное направление движения по Г (рис. 1S.10)). Имеем: D х = рсовф, dxdy ■ pdpdy, у = psintp, 0£ф £2л, 0^р

Пример 2. Вычислить циркуляцию векторного поля а(А/) * xi - 2г\ + ук 2 2 вдоль линии Г пересечения цилиндра х /16 +у /9=1 с плоскостью Z ш х + 2у+2 в положительном направлении обхода относительно нормального вектора плоскости п = (—1, —2, 1). ► 2 2 Параметрические уравнения цилиндра х /16 + у /9 ш 1 имеют ви х = 4cos/, у = 3sin/. Тогда параметрическими уравнениями кривой Г (эллипса в плоскости сечения) будут х = 4 cos/, у = 3 sin/, г = 4 cos/ + 6 sin /+2. Поэтому циркуляция векторного поля вдоль эллипса в положительном направлении обхода вычисляется по формуле 2к С = ^xdx-2z dy+ydz = J (4cos/(—4sin/)- - 2 (4 cos/ + 6sin/ + 2) 3cos/+ 3 sin/(-4sin/ +6cos/))dt 2 n = J (-16 cos /sin / - 96 cos /- 216 sin /cosf-24cos/- 2 2 . 2 -288cos /sin/-96cos /—144cos/sm/- 12sin t+ 2л . 2 + 18cos/sin/)J/ = - f (96cos f + 12sin t)dt = 0 2я 2л = - J 48(1 + cos2t)dt- 6 J (1- cos2/) - —48 •2n -6 •2я - -108я .< О О Ротором или вихрем векторного поля ш (М ) ■ (Р , Q, Я ) называется вектор Используя понятия ротора и циркуляции, формулу Стокса (15.24) можно записать в векторной форме: —♦ С * £а •x^dl ш JJrot а •в**dS, (15.27) Г т.е. циркуляция векторного поля а (Л/) вдоль замкнутого контура Г равна потоку ротора этого паля через любую гладкую поверхность S, краем которой является Г. S 298

Формула Грина (14.14) является частным случаем формулы Стокса, когда<br />

кривая Г и поверхность S лежат в плоскости Оху.<br />

Отметим, что формула Стокса (1S.24) справедлива для любой поверхности<br />

S, если ее можно разбить на части, уравнения которых имеют вид z —/(х, у).<br />

Пример I. Вычислить<br />

I = j>(z2 - x)dx + (х2 - y2)dy + (у2 - z)dz<br />

Г<br />

2 2 2 2 2 2 -<br />

по контуру х +у + z = 8 , х + у в z ,Z>0, «пробегаемому» по ходу часовой<br />

стрелки с точки зрения наблюдателя, находящегося в начале координат О.<br />

►Контур интегрирования Г — лежащая в плоскости z = 2 окружность<br />

2 , 2 . „ . . 2^ 2^ 2 0 ш<br />

х+у ■ 4 , полученная в результате пересечения сферы х + у + z “ 8 с<br />

2 2 2 _<br />

конусом х + у ■' Z (рис. 15.10). В качестве поверхности S возьмем круге<br />

2 , 2 ^ л - „ в 2 2 Л 2 2 в 2<br />

краем Г: х +у £ 4 , z = 2 . Далее, Р = z -х , Q т х -у , R ш у -z ,<br />

а л _ а о = 2 dP_d_R т 2 _ 2х .<br />

ду dz 9 dz Эх 9 dx dy<br />

Тогда в соответствии с формулой Стокса и условием задачи возьмем<br />

п = (0, 0, 1) (этим обеспечивается положительное направление движения<br />

по Г (рис. 1S.10)). Имеем:<br />

D<br />

х = рсовф,<br />

dxdy ■ pdpdy,<br />

у = psintp, 0£ф £2л, 0^р

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!