Реферат по предмету "Математика"


Интеграл по поверхности первого рода

Содержание
1) Интеграл по поверхности первого рода
2) Специальные векторные поля
3) Теорема Стокса
4) Потенциальное поле
Литература
векторноепотенциальное поле интеграл

Интеграл по поверхностипервого рода
Физические задачиприводящие к поверхностному интегралу могут быть двух типов:
1) /> не связана снаправлением нормали к поверхности
Например, задачи оботыскании массы или заряда распределенных по поверхности: />
2) /> — зависит от направлениянормали />-задачаоб отыскании потока жидкости в направлении нормали.
Дано: />-непрерывная функция на />
/>-поверхность: />
/>
1) Разобьем поверхностьна n частей />
2) Возьмем точку />/>
3) Вычислим />-плотность
4) />-масса
/>

/>
Следовательно
 />
/>,
где D-проекция /> наплоскость XOY
Пример.
/>,/>
/>
Пример. Определитьмассу, распределенную на поверхности />, плотностью />
Решение.

/>
Специальные векторныеполя.
1 Дивергенция.
2 Соленоидальныеполя. Свойства.
3 />
1. Определениедивергенции
/>
Теорема Остроградского-Гаусса
/>
Пример. />
Найти поток вектора /> направленный вотрицательную сторону оси Ох, через часть параболоида /> отсекаемый плоскостью />
Решение:
/>

/>
/>
Ответ./>
Свойства соленоидальныхполей.
Определение. Векторноеполе, для всех точек которого /> называется соленоидальным вобласти />.Соленоидальное поле свободно от источников.
Свойства соленоидальныхполей.
1. Еслисоленоидальное поле задано в односвязной области, то поток вектора через любуюзамкнутую поверхность этой области равно нулю.
Пусть /> — соленоидальное поле водносвязной области. Тогда поток вектора /> через любую поверхность /> натянутую назаданный контур Г, не зависит от вида этой поверхности, а зависит лишь отконтура.

/>
/> применим теоремуОстроградского-Гаусса.
/>/>
/>
2. Свойствавекторной трубки.
Определение. Векторнойлинией называется линия в каждой точке которой направление касательной к нейсовпадает с направлением поля />.
/>
/> векторной линии />.
Возьмем в поле /> замкнутыйконтур /> ипроведем через его точки векторные линии
Любая другая векторнаялиния проходящая через точки контура />проходит либо внутри трубки либовне трубки.
В случае потокажидкости, векторная трубка -это часть пространства, которую заполняет присвоем перемещении объем жидкости.
Интенсивностьювекторной трубки называется поток поля через поперечноесечение этой трубки.
3. Еслиполе соленоидальное в односвязной области />, то интенсивность векторнойтрубки постоянна вдоль всей трубки.
Доказательство:
/>
/> — боковая поверхность,векторные линии перпендикулярны />. Следовательно /> (нормаль к /> есть нормальполя /> т.е./>) />
/> и /> имеют противоположныенаправления.
/>.
 Поток /> через любое поперечноеодно и тоже если /> соленоидальное.
4. Всоленоидальном поле /> векторные линии не могут ниначинаться ни заканчиваться внутри поля. Они либо замкнуты, либо имеют концы награнице поля, либо имеют бесконечные ветви.
Доказательство:
По свойству 3интенсивность трубки одинакова, хотя поперечное сечение в точке М равно нулю,в т М />.Это невозможно т.к. /> непрерывен в любой точке.
/>/>

Теорема Стокса.
Вихрь. Ротор.
Циркуляция.
1. Теорема Стокса
/>.
С понятием циркуляции тесносвязано понятие ротора или вихря. Локальной характеристикой поля /> связанной сзавихренностью является ротор.
Плоское поле.
/>
Sплощадь внутри />
/>
/> поле скоростей текущейжидкости />

/>
В поле /> поместим колесо слопастями, вдоль />. Частицы жидкости, действуя наэти лопасти создадут вращательный момент, суммарное действие которых приведутколесо во вращение вокруг своей оси. Вращательное действие поля скоростей жидкости/> будет влюбой точке М характеризовать />на касательной /> к окружности />, т.е.скалярное произведение />. Суммирование /> вращательных действиижидкости по всему контуру колесика приведут к понятию циркуляции вектора />=/>
Будет определятьугловую скорость вращения колеса, а знак циркуляции покажет в какую сторонувращается колесико относительно выбранного направления.
Циркуляция любого поля /> определяет еговращательную способность вокруг данного направления и характеризуетзавихренность поля /> в этом направлении.
Чем меньше /> тем большециркуляция, больше завихренность.
/>. Максимум вихря, если />
/>
/>
/>/> — плотность циркуляции />в точке />.

Если /> пространственное поле,то можно говорить о завихренности в направлении />.
/>
 /> />/> — завихренности внаправлении />.
Определение: /> в точке /> называетсявектор, проекция которого на каждое направление /> равна пределу отношенияциркуляции векторного поля по контуру /> в плоской области />, перпендикулярной этомунаправлению />,к величине площади S этой области,когда />, аобласть /> стягиваетсяв точке /> т.е.,
/> 
/> — контур лежащий вплоскости перпендикулярной к вектору />
/>
Теорема Стокса. />-поверхностно-односвязнаяобласть. />-кусочно- гладкий контур в />, />-кусочно-гладкая поверхностьнатянутая на />.

/>
Следовательноциркуляция вектора /> вдоль /> равна потоку /> — вихря /> через /> в направлении />
Теорема 2.
/>
В частности
/>./>/>

Пример. Найтициркуляцию /> посечению сферы /> плоскостью />.
Решение.
/>
/>
Потенциальное поле.
Свойства.
Потенциал поля.
Восстановлениепотенциала U(M)по />
Потенциальное поле.
Определение. Векторноеполе /> называетсяпотенциальным в области />, если существует скалярное поле /> являетсяполем градиента этого скалярного поля />.

/>;/>/>.
Поле />-называется потенциаломполя />.
Свойства: 1) Если /> потенциальноеполе /> определяетсяоднозначно с точностью до  />./>.
2) Если />-потенциальное, т.е. />/>не зависит от путиинтегрирования, а только от начала и конца пути.
3) Чтобы поле /> былопотенциальным, необходимо чтобы /> был полным дифференциалом некоторойфункции /> 
/>
Если />-потенциальное, то длявычисления криволинейного интеграла /> достаточно найти разность />
4)/>не зависит от путиинтегрирования,
/>
Для того чтобы поле былопотенциальным, необходимо чтобы оно было безвихревым.
Нахождение потенциала /> векторногополя />
/>/>
Пример. />
1) потенциальноели поле?
2) Найти/> 
1) />
2) />
/>/>
Пример. Потенциал поляскоростей текущей жидкости />. Вычислить количество жидкости,протекающей за единицу времени через отрезок прямой от О(0;0) до А(1;1).
 />

/>
/>
/>/>
Поток
/> 
Доказательство:
/>=/>.
В потенциальном поле циркуляцияпо замкнутому контуру равна нулю.
1. Поток
/>.
Для поля замкнутогопоток равен нулю.
Пример. Вычислить потоки циркуляцию /> вдоль замкнутого контура /> 
Поток
/>

Циркуляция
/>
IIспособ. Поток в плоском поле
/>
Поток />
Циркуляция />
В плоском поле /> />

Литература.
1. ИльинВ.А., Садовничий В.А., Сендов Б.Х. Математический анализ. 1-2 том. Изд.МГУ,1989г.
2. ВиноградоваИ.А., Олексич С.Н., Садовничий В.А. Задачи и упражнения по математическомуанализу. Часть 1,2 Изд. МГУ. Серия классический университетский учебник 250летию МГУ 2005г.
3. ШиловГ.Е. Математический анализ. Часть 1,2. Москва. Изд.Лань. 2002г.-880стр.
4. ЛунгуК.Н. Сборник задач по математике. Часть 1,2. Москва. Айрис пресс 2005г.


Не сдавайте скачаную работу преподавателю!
Данный реферат Вы можете использовать для подготовки курсовых проектов.

Поделись с друзьями, за репост + 100 мильонов к студенческой карме :

Пишем реферат самостоятельно:
! Как писать рефераты
Практические рекомендации по написанию студенческих рефератов.
! План реферата Краткий список разделов, отражающий структура и порядок работы над будующим рефератом.
! Введение реферата Вводная часть работы, в которой отражается цель и обозначается список задач.
! Заключение реферата В заключении подводятся итоги, описывается была ли достигнута поставленная цель, каковы результаты.
! Оформление рефератов Методические рекомендации по грамотному оформлению работы по ГОСТ.

Читайте также:
Виды рефератов Какими бывают рефераты по своему назначению и структуре.