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Ejercicios sobre transformación de coordenadas

Enviado por Raul Peraza


    Ejercicios sobre transformación de coordenadas – Monografias.com

    Ejercicios sobre transformación de coordenadas

    Dado el siguiente campo eléctrico edu.redrealice la transformación al sistema de coordenadas cilíndricas.

    Lo primero que debemos realizar es colocar todas las variables y vectores unitarios en función del sistema de coordenadas hacia el cual se quiere realizar la transformación.

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.red

    Multiplicando término a término

    edu.red

    edu.red

    Ahora, solo queda agrupar los términos en función de los vectores unitarios: en edu.rednos va quedando r como factor común de (cos2edu.red+ sen2edu.red=1), los términos en edu.redse eliminan al ser iguales y de signo contrario, el término en edu.redno varía, quedando:

    edu.red

    • 1. Dado el vector de inducción magnética edu.redrealice la transformación al sistema de coordenadas cartesianas

    Lo primero que debemos realizar es colocar todas las variables y vectores unitarios en función del sistema de coordenadas hacia el cual se quiere realizar la transformación.

    edu.red

    edu.rededu.red

    edu.red

    edu.red

    Al multiplicar término a término, en el denominador nos queda la raíz cuadrada elevada el cuadrado, lo que hace que se simplifique la raíz quedando edu.red

    edu.red

    • 2. Dado el siguiente campo vectorial edu.red

    • a. ¿Cuál es el campo en el punto P (4;60°;5)?

    Esta parte se realiza, simplemente evaluando el campo en el punto dado:

    edu.red

    edu.red

    • b. Exprese el campo edu.reden el punto P en coordenadas cartesianas.

    edu.red

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.red

    edu.red

    Se multiplica término a término,

    edu.red

    Agrupando términos en función de los vectores unitarios:

    edu.red

    Por otro lado, para poder evaluar el campo hace falta transformar el punto P de coordenadas cilíndricas a coordenadas cartesianas.

    edu.red2

    edu.red

    edu.red

    Quedando P (2; edu.red;5), evaluando:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Otra forma para resolver es tomar el campo edu.redevaluado en P (4;60°;5) y aplicar la transformación a los vectores unitarios:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Multiplicando término a término:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    • 3. Representar edu.reden coordenadas cilíndricas.

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.red

    Multiplicando término a término

    edu.red

    Ahora, solo queda agrupar los términos en función de los vectores unitarios quedando:

    edu.red

    • 4. Hallar edu.red, para un volumen representado por una esfera con centro en el origen y radio a.

    Se pudiera resolver directamente por coordenadas cartesianas, pero se puede observar que el volumen de integración es una esfera por lo que pudiéramos intentar resolver por coordenadas esféricas.

    La ecuación general de una esfera con centro en el origen y radio r es:

    edu.red

    El diferencial de volumen en coordenadas esféricas es:

    edu.red

    Por lo que la integral queda de la siguiente forma:

    edu.reddonde:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    • 5. Dado el siguiente campo vectorial edu.redrealice la transformación al sistema de coordenadas esféricas.

    Lo primero que debemos realizar es colocar todas las variables y vectores unitarios en función del sistema de coordenadas hacia el cual se quiere realizar la transformación.

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.rededu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Multiplicando término a término

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Agrupando términos en función de los vectores unitarios:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Los términos que multiplican a los vectores unitarios en dirección de edu.redy edu.redse anulan y los términos dentro de la llave para la dirección edu.redse hacen igual a 1 por identidades trigonométricas, quedando finalmente:

    edu.red

    • 6. Dado el siguiente campo vectorial edu.redrealice la transformación al sistema de coordenadas cartesianas.

    Lo primero que debemos realizar es colocar todas las variables y vectores unitarios en función del sistema de coordenadas hacia el cual se quiere realizar la transformación.

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Multiplicando término a término:

    edu.red

    Por otro lado:

    edu.red

    edu.red

    edu.red

    Sustituyendo nos queda el campo de la siguiente manera:

    edu.red

     

     

    Autor:

    Raúl Peraza