1.15 Uppgifter UPPGIFTER 21. Uppgift 1.1 a) Visa att transformationen x i = a ikx k med. (a ik ) =

Relevanta dokument
Bilaga B. B.1 Lösningar till uppgifter i kapitel 1

Tensoranalys. Anders Ramgard. Redigerad och utökad av Mattias Blennow och Tommy Ohlsson. x 3. e 1. e 2. x 2 x 1. e 3

Tensoranalys. Anders Ramgard. Redigerad och utökad av Mattias Blennow och Tommy Ohlsson. x 3. e 1. e 2. x 2 x 1. e 3

OMTENTAMEN I VEKTORANALYS SI1146 och SI1140 Del 1, VT18

TENTAMEN I VEKTORANALYS SI1146 och SI1140 Del 1, VT18

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

1 Vektorer och tensorer

Integraler av vektorfält Mats Persson

Exempelsamling Vektoranalys

VIKTIGA TILLÄMPNINGAR AV GRUNDLÄGGANDE BEGREPP

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Föreläsning 2 1. Till varje punkt i rummet tilldelas en vektor. ( ) = T ( x, y, z,t) ( ) = v x

Formelsamling. Elektromagnetisk fältteori för F och Pi ETE055 & ETEF01

Vektoranalys I. Anders Karlsson. Institutionen för elektro- och informationsteknik

14. Potentialer och fält

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

SF1649, Vektoranalys och komplexa funktioner Tentamen, måndagen den 19 december Lösningsförslag. F n ds,

Elektromagnetiska falt och Maxwells ekavtioner

Föreläsning 13, SF1626 Flervariabelanalys

FK Elektromagnetism, Fysikum, Stockholms universitet Tentamensskrivning (2:a omtentan), fredag 30 augusti 2013, kl 9:00-14:00

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

14. Potentialer och fält

1.1 Gradienten i kroklinjiga koordinatsystem

1.1 Stokes sats. Bevis. Ramgard, s.70

Tentamen i : Vågor,plasmor och antenner. Totala antalet uppgifter: 6 Datum:

Övningar. Nanovetenskapliga tankeverktyg.

Integraler av vektorfalt. Exempel: En partikel ror sig langs en kurva r( ) under inverkan av en kraft F(r). Vi vill

r 2 C Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 21 oktober, 2006

Mekanik I Newtonsk mekanik beskrivs rörelsen för en partikel under inverkan av en kraft av

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM232)

δx 1, (1) u 1 + u ) x 1 där den andra termen är hastighetsförändringen längs elementet.

Sensorer, effektorer och fysik. Grundläggande fysikaliska begrepp som är viktiga inom mättekniken

Kroklinjiga koordinater och räkning med vektoroperatorer. Henrik Johanneson/(Mats Persson)

9. Magnetisk energi Magnetisk energi för en isolerad krets

9. Magnetisk energi [RMC 12] Elektrodynamik, vt 2013, Kai Nordlund 9.1

Bra tabell i ert formelblad

Tentamen TMA043 Flervariabelanalys E2

r 2 Arbetet är alltså endast beroende av start- och slutpunkt. Det följer av att det elektriska fältet är konservativt ( E = 0).

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Repetition kapitel 21

Tentamen Modellering och simulering inom fältteori, 8 januari, 2007

Tentamensskrivning i Ellära: FK4005e Fredag, 11 juni 2010, kl 9:00-15:00 Uppgifter och Svar

FFM232, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Hanno Essén Lagranges metod för en partikel

Maxwell insåg att dessa ekvationer inte var kompletta!! Kontinutetsekvationen. J = ρ

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM232)

Tentamen i El- och vågrörelselära,

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

1 Några elementära operationer.

u = 3 16 ǫ 0α 2 ρ 2 0k 2.

Lösningar/svar till tentamen i MTM060 Kontinuumsmekanik Datum:

Övningsuppgifter/repetition inom elektromagnetism + ljus (OBS: ej fullständig)

Svaren på förståelsedelen skall ges på tesen som skall lämnas in.

Hydrodynamik Mats Persson

Föreläsning 8. Ohms lag (Kap. 7.1) 7.1 i Griffiths

TENTAMEN I KVANTFYSIK del 1 (5A1324 och 5A1450) samt KVANTMEKANIK (5A1320) med SVAR och LÖSNINGSANVISNINGAR Tisdagen den 5 juni 2007

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

Matematikuppgifter del II, FYTA11

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Elektrodynamik. Elektrostatik. 4πε. eller. F q. ekv

Strålningsfält och fotoner. Våren 2016

Tentamen i : Vågor,plasmor och antenner. Totala antalet uppgifter: 6 Datum: Examinator/Tfn: Hans Åkerstedt/ Skrivtid:

SF1626 Flervariabelanalys

Oscillerande dipol i ett inhomogent magnetfält

SF1669 Matematisk och numerisk analys II Lösningsförslag till tentamen DEL A. r cos t + (r cos t) 2 + (r sin t) 2) rdrdt.

Dugga i elektromagnetism, sommarkurs (TFYA61)

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Torsdagen den 20 augusti 2015

Cartesiska kooordinater r = xˆx + yŷ + zẑ är de vanligaste men inte nödvändigtvis. Val av koordinatsystem beror på det problem vi vill studera.

Tentamen ellära 92FY21 och 27

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Föreläsning 12. Tidsharmoniska fält, komplexa fält (Kap ) Plana vågor (Kap ) i Griffiths

1.Extra : Vektorer och Tensorer

Lösningsförslag till tentamen Tisdagen den 10 januari 2017 DEL A

Lösningar/svar till tentamen i MTM113 Kontinuumsmekanik Datum:

1 Allmänt om vektorer och vektorvärda funktioner

Rep. Kap. 27 som behandlade kraften på en laddningar från ett B-fält.

Formelsamling till Elektromagnetisk

= v! p + r! p = r! p, ty v och p är dt parallella. Definiera som en ny storhet: Rörelsemängdsmoment: H O

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Tentamen i El- och vågrörelselära,

Härled utgående från hastighetssambandet för en stel kropp, d.v.s. v B = v A + ω AB

Appendix A: Differentialoperatorer i olika koordinatsystem

= 0. Båda skärningsvinklarna är således π/2 (ortogonala riktningsvektorer).

Poissons ekvation och potentialteori Mats Persson

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen Måndagen den 16 mars 2015

Fö. 9. Laddade Kolloider. Kap. 6. Gränsytor med elektrostatiska laddningar

Övning 6, FMM-Vektoranalys, SI1140

SF1624 Algebra och geometri Tentamen med lösningsförslag onsdag, 11 januari 2017

τ ij x i ρg j dv, (3) dv + ρg j dv. (4) Detta samband gäller för en godtyckligt liten kontrollvolym och därför måste det + g j.

Allmant behover vi tre parametrar u 1 u 2 u 3 for att beskriva engodtycklig punkt i rummet. Vi kan

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

LAPLACES OCH POISSONS EKVATIONER

SF1626 Flervariabelanalys Lösningsförslag till tentamen DEL A

Lösningar till Tentamen i fysik B del 1 vid förutbildningar vid Malmö högskola

Tentamen för TFYA87 Fysik och Mekanik

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (EITF85)

Transkript:

1.15. UPPGIFTER 1 1.15 Uppgifter Uppgift 1.1 a) isa att transformationen x i = a ikx k med (a ik ) = 1 0 1 1 1 1 1 1 1 är en rotation. b) Bestäm komponenterna T ik om (T ik ) = 0 1 0 1 0 1 0 1 0 Uppgift 1. a) Tensorn A ij :s komponenter relativt koordinatsystemet K är A ij =. { 1, i = j = 1 0, i 1 eller j 1. Ange tensorns komponenter i koordinatsystemet K, vars 3-axel sammanfaller med K:s 3-axel. K är vridet vinkeln α relativt K kring den gemensamma 3- axeln. b) Härled vektorformeln (ΦA) = Φ A + Φ A med tensormetoder. Uppgift 1.3 Tensorn A ij har följande komponenter relativt det kartesiska koordinatsystemet K: { 1 i + j = 4 A ij = 0 i + j 4. Bestäm A ij i ett koordinatsystem K som är vridet vinkeln α relativt K kring den med K gemensamma x 1 -axeln. Uppgift 1.4 Bevisa följande formler med tensormetoder: a) (ΦA) = Φ A A Φ b) (A + B) = A + B c) (A B) = A( B) B( A) + (B )A (A )B d) Φ = 0

KAPITE 1. KARTEIKA TENORER Uppgift 1.5 Omforma linjeintegralen A dr till en ytintegral med hjälp av tensormetoder. Uppgift 1.6 isa att den totala spänningskraften på ytan av volymselementet d har i-komponenten df i = j E ji d, där E ji är spänningstensorn. Uppgift 1.7 isa att spänningstensorn är symmetrisk. Uppgift 1.8 Den kartesiska tensorn A ijk har A 111 = 1 som den enda nollskilda komponenten i koordinatsystemet K. Koordinatsystemet K är vridet vinkeln α relativt K kring den gemensamma x 3 -, x 3-axeln. a) ilka av komponenterna A ijk är nollskilda? b) Beräkna A 1. Uppgift 1.9 Utveckla följande vektoruttryck med hjälp av kartesiska tensormetoder a) A ( A) b) [(B )A] Uppgift 1.10 isa att om T ij är de kartesiska komponenterna av en tensor och ɛ ijk permutationssymbolen så är a) T kk, b) T ij T ij och c) ɛ ijk T i1 T j T k3 invarianter. Uppgift 1.11 åt T ij och k vara kartesiska tensorer av ordning två respekive ett. isa att storheterna k k T ij och ɛ ijk C T kedx e är kartesiska tensorer. Uppgift 1.1 åt φ(r) vara ett skalärfält och a en konstant vektor. Använd tensormetoder för att finna det villkor som φ måste uppfylla för att skall gälla. ( φ a) = ( φ a)

1.15. UPPGIFTER 3 Uppgift 1.13 åt A vara ett vektorfält som uppfyller ( A) = 0 då r och A ( A) = 0 då r, där är randytan till. Använd tensormetoder för att visa att ( A) d = 0. Uppgift 1.14 För hastighetsfältet v i en ideal vätska gäller v t = (v )v 1 ρ P, där ρ är densiteten och P är trycket. idare gäller ρ + (ρv) = 0. t isa att tidsderivatan av den totala rörelsemängden p = ρvd i en kontrollvolym kan skrivas som dp dt = e i π ik d k, där π ik är de kartesiska komponenterna av en symmetrisk tensor och är randytan till volymen. Bestäm även denna tensors komponenter. Uppgift 1.15 En andragradsyta har ekvationen A ij x i x j + B i x i = 0 i det kartesiska systemet K. I ett annat kartesiskt system K blir ekvationen A ijx ix j + B ix i = 0. isa att A ij (som förutsätts symmetrisk) och B i utgör komponenter av tensorer. Uppgift 1.16 Beräkna storheterna a) δ ii, b) δ ij ɛ ijk, c) ɛ ijk ɛ ljk och d) ɛ ijk ɛ ijk. Uppgift 1.17 isa att tensorer med följande komponenter är isotropa. a) A ijkl = δ ij δ kl b) B ijkl = δ ik δ jl + δ il δ jk c) C ijkl = ɛ nij ɛ nkl

4 KAPITE 1. KARTEIKA TENORER Uppgift 1.18 Använd kartesiska tensormetoder för att omforma följande uttryck. Resultaten skall översättas till gängse vektorbeteckningar. a) ( A) b) (A B) ( C) c) ( A) d) (A B) e) (r φ) f) (r φ) g) [r ( A)] h) [( φ) ( ψ)] i) ((r )B) j) ((r ) B) k) (A )(B C) Uppgift 1.19 isa att [(r ) (r )]φ = (r )φ. Uppgift 1.0 Använd kartesiska tensormetoder för att omvandla följande linjeintegraler till ytintegraler: a) A dr b) c) AB dr ɛ ijk A ij dx k, där A ij är ett kartesiskt tensorfält. Uppgift 1.1 åt A vara ett virvelfritt vektorfält. Omforma (A φ) d till en linjeintegral. Uppgift 1. Omforma [( φ) Grad A] d till en lineintegral. Med ( φ) Grad A avses [( φ) Grad A] il = ɛ ijk φ x j A l x k.

1.15. UPPGIFTER 5 Uppgift 1.3 Använd kartesiska tensormetoder för att omforma följande integraler till ytintegraler: a) ( A)d b) [( φ) ] A d Uppgift 1.4 kriv (B )A d som en ytintegral om B är ett källfritt fält. Uppgift 1.5 I Kirchhoffs behandling av diffraktionsfenomen uppträder uttrycket (d )E + d ( E) d( E), där E är ett vektorfält och en glatt yta. isa att uttrycket blir noll. Uppgift 1.6 I en kropp flyter en elektrisk ström med strömtätheten j = j(r). Kraften på volymselementet d är då df = j B d, där B är den magnetiska fältstyrkan. För det magnetiska fältet gäller B = 0, H = j, B = µ 0 H. kriv kraften på en delvolym som en ytintegral av formen e i T ij d j och bestäm härigenom de kartesiska tensorkomponenterna T ij. Uppgift 1.7 En tensor har i det kartesiska koordinatsystemet K komponenterna 1 0 0 (T ik ) = 1 1 1. 0 0 1 Existerar ett kartesiskt koordinatsystem K så att a) (T ik) = λ 1 0 0 0 λ 0 0 0 λ 3?

6 KAPITE 1. KARTEIKA TENORER b) c) (T ik) = (T ik) = 0 a b c 0 d e f 0 a b c b 0 0 c 0 0?? Uppgift 1.8 Den s.k. centrifugalkraften definierar en vektorvärd funktion av r. F = mω (ω r) a) isa att man kan associera denna med en tensor och bestäm tensorns komponenter. b) Bestäm tensorns egenvärden och egenvektorer. Uppgift 1.9 Den potentiella energin hos ett system bestående av två små stavmagneter med magnetiska momenten m 1 och m placerade på avståndet r från varandra kan skrivas φ = (m 1 )(m ) 1 r. a) isa att man kan definiera en tensor vars kartesiska komponenter M ij uppfyller ekvationen φ = M ij m 1i m j. b) Bestäm tensorns egenvärden och egenvektorer. Uppgift 1.30 Kraften F = ev B som verkar på en laddad partikel i ett magnetfält B utgör en vektorvärd funktion av partikelns hastighet v. a) isa att man kan associera en tensor av andra ordningen med denna funktion. b) isa att denna tensor har två imaginära egenvärden och ett egenvärde = 0. Bestäm egenvektorn som svarar mot det senare. Uppgift 1.31 I ett område finns elektriska laddningar med laddningstätheten ρ(r). Den elektriska kraften på volymselementet d är ρ(r)e(r)d,

1.15. UPPGIFTER 7 där E(r) är den elektriska fältstyrkan. Det gäller att E = 1 ρ ɛ 0, E = φ där φ är den elektriska potentialen. isa att den totala kraften på en delvolym kan skrivas F = e i T ik n k d, där T ik = D i E k 1 D je j δ ik, D = ɛ 0 E är den elektriska flödestätheten och är randytan till. Uppgift 1.3 Använd tensormetoder för att skriva d [A( A) A ( A)] som en ytintegral över den yta som omsluter. Använd sedan resultatet på a) ett stationärt elektriskt fält genom att sätta A = E där E uppfyller { E = 0 E = ρ(r) ɛ 0 b) och sedan på ett stationärt magnetiskt fält genom att sätta A = B där B uppfyller { B = 0, B = µ 0 i(r) med ρ som laddningstätheten och i som strömtätheten.