속도 벡터가 일 때, 인 포물기둥면 을 통과하는 물의 플럭스를 계산하세요.
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Compute the flux of water through parabolic cylinder from if the velocity vector is
문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터 미적분
닫힌 곡면을 지나는 플럭스를 내부 발산의 삼중적분으로 바꾼다
유형·난이도는 우리말 풀이가 붙은 문제는 선생님이 정했고, 나머지는 자동 분류라 다를 수 있어요. 난이도가 정해지지 않은 문제는 난이도로 거를 때 빠집니다.
6문제 · 1 / 1쪽
속도 벡터가 일 때, 인 포물기둥면 을 통과하는 물의 플럭스를 계산하세요.
Compute the flux of water through parabolic cylinder from if the velocity vector is
다음 문제에서 푸리에의 열전달 법칙에 따르면, 한 점에서의 열류 벡터 F 는 온도의 기울기(그레이디언트)에 음의 부호를 붙인 것에 비례한다. 즉 이며, 이는 열에너지가 뜨거운 영역에서 차가운 영역으로 흐른다는 뜻이다. 상수 을 열전도율이라 하며, 미터법 단위는 미터·초·켈빈당 줄 또는 미터·켈빈당 와트이다. 영역 D 의 온도 함수가 주어져 있다. 발산 정리를 이용하여 일 때 D 의 경계 S 를 지나 바깥쪽으로 흐르는 순열류 를 구하세요.
For the following exercises, Fourier’s law of heat transfer states that the heat flow vector F at a point is proportional to the negative gradient of the temperature; that is, which means that heat energy flows hot regions to cold regions. The constant is called the conductivity, which has metric units of joules per meter per second-kelvin or watts per meter-kelvin. A temperature function for region D is given. Use the divergence theorem to find net outward heat flux across the boundary S of D, where
원본 교재에 이 문제의 정답은 실려 있지 않습니다.
한 번 더 — 비슷한 문제 풀기CLP-4 · 4.2절 · 30번다음 문제에서 푸리에의 열전달 법칙에 따르면, 한 점에서의 열류 벡터 F 는 온도의 기울기(그레이디언트)에 음의 부호를 붙인 것에 비례한다. 즉 이며, 이는 열에너지가 뜨거운 영역에서 차가운 영역으로 흐른다는 뜻이다. 상수 을 열전도율이라 하며, 미터법 단위는 미터·초·켈빈당 줄 또는 미터·켈빈당 와트이다. 영역 D 의 온도 함수가 주어져 있다. 발산 정리를 이용하여 일 때 D 의 경계 S 를 지나 바깥쪽으로 흐르는 순열류 를 구하세요.
For the following exercises, Fourier’s law of heat transfer states that the heat flow vector F at a point is proportional to the negative gradient of the temperature; that is, which means that heat energy flows hot regions to cold regions. The constant is called the conductivity, which has metric units of joules per meter per second-kelvin or watts per meter-kelvin. A temperature function for region D is given. Use the divergence theorem to find net outward heat flux across the boundary S of D, where
연습문제 21–24는 여러분의 이해를 시험하기 위한 것이며 계산이 필요하지 않습니다.
(a) 그린 정리는 적절한 벡터장 를 선택하여 선적분을 계산함으로써 곡선으로 둘러싸인 영역의 넓이를 구하는 데 쓸 수 있습니다. 이것이 가능하려면 가 어떤 조건을 만족해야 하는지 구하세요. (b) 마찬가지로, 스토크스 정리는 적절한 벡터장 를 선택하여 선적분을 계산함으로써 공간의 곡선으로 둘러싸인 영역의 겉넓이를 구하는 데 쓸 수 있습니다. 이것이 가능하려면 가 어떤 조건을 만족해야 하는지 구하세요.
Exercises 21–24 are designed to challenge your understanding and require no computation.
(a) Green's Theorem can be used to find the area of a region enclosed by a curve by evaluating a line integral with the appropriate choice of vector field . What condition on makes this possible? (b) Likewise, Stokes' Theorem can be used to find the surface area of a region enclosed by a curve in space by evaluating a line integral with the appropriate choice of vector field . What condition on makes this possible?
(a) 이다. (b) 이다. 여기서 은 에 수직인 단위벡터이다.
(a) . (b) , where is a unit vector normal to .
두 가지 방법으로 적분 의 값을 구하세요. 여기서 이고, 는 곡면 이며 은 의 바깥쪽을 향하는 단위법선벡터이다.
(a) 먼저, 면적분을 직접 계산하세요. (b) 다음으로, 발산 정리를 이용하세요.
Evaluate, by two methods, the integral , where , is the surface and is the outward pointing unit normal to .
(a) First, by direct computation of the surface integral. (b) Second, by using the divergence theorem.
(a) 구면좌표를 사용하자. 는 원점을 중심으로 하는 반지름 인 구면이므로 다음과 같이 매개화할 수 있다.
바깥쪽 법선이 되려면 부호를 택해야 하므로
이고,
이다.
(b) 입체 을 라 하자.
이므로 발산 정리에 의해
이다.
(a) Let's use spherical coordinates. As is the sphere of radius centred on the origin, we can parametrize it by
For the outward normal, we want the sign, so
and
(b) Call the solid , . As
the divergence theorem gives
매끄러운 곡면 가 평면 위쪽에 놓여 있고, 평면 위의 원 를 경계로 가진다. 이 원은 또한 그 평면 위의 원판 의 경계이기도 하다. 와 로 둘러싸인 3차원 영역 의 부피는 10 세제곱단위이다. 의 에서 바깥쪽 방향으로 를 지나는 플럭스를 구하세요.
A smooth surface lies above the plane and has as its boundary the circle in the plane . This circle also bounds a disk in that plane. The volume of the 3-dimensional region bounded by and is 10 cubic units. Find the flux of through in the direction outward from .
원 , 즉 는 반지름이 이고 중심이 이다. 아랫면에서는 이고 바깥쪽 법선벡터는 이므로 이다. 대칭성에 의해 원판의 무게중심 는 이다. 여기서 와 는 평균값
이며, 각각 위에서 와 의 평균값이다. 원판 의 넓이가 이므로
이고 이다. 또한
이므로 발산 정리에 의해
이다.
The circle , or equivalently, , has radius and centre . On the bottom surface, and the outward normal is , so that By symmetry, the centre of mass, , of the circle is . Here and are the average values
of and over . As the disk has area ,
and As
the divergence theorem gives