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[Risolto] Problema matematica-fisica

  

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In uno spazio $0 x y z$ ecollocata una linea $\gamma$ a forma di quadrato $O P Q R$, giacente nel piano $x y$, di vertici l'origine P(0,1,0), Q(1,1,0), R(1,0,0)

Nello spazio è presente un campo magnetico $\vec{B}$, parallelo e concorde all'asse $z,$ di componenti:

$$\vec{B}(0,0, B_{0}(1-x^{2})$$

essendo $B_{0}$ una costante. Nel grafico sottostante sono indicate in blu la linea $\gamma$ ed in rosso il vettore $\vec{B}$ in alcuni punti dell'asse $x$.

Schermata 2020 06 07 alle 23.46.21

1. Considerando la linea $\gamma$ orientata in verso orario per un osservatore situato nel semispazio delle $z$ positive, determinare, con i metodi del calcolo integrale, il flusso di $\vec{B}$ attraverso $\gamma$
2. Determinare il valor medio della componente di $\vec{B}$ parallela all'asse $z$
3. Si supponga ora che $B_{0}$, pur essendo costante rispetto alla posizione, sia variabile nel tempo secondo la legge:
\[
B_{0}(t)=3 \cos 2 t
\]
determinare la forza elettromotrice lungo la linea $\gamma$, e nel caso quest ultima sia conduttrice con resistenza complessiva $\mathrm{R}=1$, la massima intensità della corrente che vi circola ed il verso in cuí questa percorre il quadrato all'istante $t=\frac{4}{3} \pi$

5EF2BEB2 8295 48CE 93BC 1E37619A549B

 

 
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Per la regola della mano destra e in base all'orientamente scelto per la curva di supporto alla superficie, la normale "positiva" alla superficie è 

$\vec n=(0,0,-1)$

Quindi, operando il prodotto scalare

$\vec B * \vec n=-B_0(1-x^2)$

Permettendomi adesso di criticare il testo, in quanto la richiesta è "Determinare il fusso attraverso $\gamma$", frase che non ha alcun senso, in quanto $\gamma$ è una curva e non una superficie, supponendo che la domanda sia ""Determinare il fusso attraverso la superficie che ha $\gamma$ come supporto", tale flusso risulta:

$\phi = \iint_S -B_0(1-x^2) \,dx\, dy = -B_0\int_{0}^{1}dy \int_{0}^{1} 1-x^2 dx= -\frac{2}{3}B_0$

 Anche la seconda domanda è posta male: il valore medio in quale intervallo bidimensionale? Immagino sempre considerando la stessa superficie ed è quello che considero nel seguito.

Avendo il flusso, basta dividere tale flusso per l'area della superficie presa in esame al fine di calcolare il valore medio di B, con l'unica accortezza di cambiare il segno, in quanto lungo $z$ il campo B è positivo nell'intervallo in esame:

$Area=1$

$\phi = -\frac{2}{3}B_0$

$B_{medio}=\frac{|\phi|}{Area}=\frac{2}{3}B_0$

domanda 3)

dato che 

$fem=-\frac{d\phi(t)}{dt}$

si ha che

$fem=2\frac{dcos2t}{dt}=-4sin2t$ $V$

E quindi, essendo $R=1$, si ha anche:

$i(t)=\frac{fem}{R}=-4sin2t$ $A$

dato che la funzione $seno$ è limitata fra $-1$ e $+1$ il massimo della corrente vale 

$i_{max}=4$ $A$

Al tempo $t=\frac{4}{3}\pi$ la corrente vale:

$i(\frac{4}{3}\pi)=-4sin(\frac{8}{3}\pi)=-4*\frac{\sqrt{3}}{2}=-2\sqrt{3}$ $A$

 

@sebastiano grazie mille!

@Ior23 Prego 🙂

@sebastiano una cosa nell’ultimo punto il verso della corrente invece qualesarebbe ?



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probabilmente non hai letto il regolamento... hai già postato questo quesito ieri. Non puoi pubblicare 2 volte il solito quesito anche se non hai ricevuto risposta...

 

@cenerentola scusa semplicemente pensavo che forse non l’avevate visto allora l’ho messo in evidenza in un altro modo, scusa tanto attendo vostra risposta, grazie 

Figurati...non devi scusarti... molti ancora non conoscono il regolamento...e lo stesso quesito ripetuto più volte crea solo confusione e disordine. Comunque credo che venga  messo in evidenza dagli amministratori... vediamo ...qualcuno spero lo risolverà... 



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