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Aufgabe:

Eine scheibenförmige Platte

S={ (x y) | 0 ≤ x^2 +y^2 ≤ 1} habe die Temperaturverteilung T(x,y)= \( \sqrt{x^2 +y^2} \).

Bestimmen Sie die Durchschnittstemperatur T.


Problem/Ansatz:

Leider gar keinen Ansatz

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Beste Antwort

Aloha :)

Die Fläche \(S=\{(x,y)\,:\,0\le x^2+y^2\le1\}\) ist eine Kreisscheibe mit dem Radius \(R=1\) und der Fläche \(F=\pi\,R^2=\pi\). Daher wählen wir zur Integration Polarkkoordinaten$$\binom{x}{y}=\binom{r\,\cos\varphi}{r\,\sin\varphi}\quad;\quad r\in[0;1]\quad;\quad\varphi\in[0;2\pi[\quad;\quad dx\,dy=r\,dr\,d\varphi$$und erhalten als Durchschnittstemperatur$$\langle T\rangle=\frac{1}{F}\int\limits_F T(x,y)\,dx\,dy=\frac{1}{\pi}\int\limits_0^1\,dr\int\limits_0^{2\pi}d\varphi\,r\,\sqrt{r^2\cos^2\varphi+r^2\sin^2\varphi}$$$$\phantom{\langle T\rangle}=\frac{1}{\pi}\int\limits_0^1\,r^2\,dr\int\limits_0^{2\pi}d\varphi=\frac{1}{\pi}\left[\frac{r^3}{3}\right]_0^1\left[\varphi\right]_0^{2\pi}=\frac{1}{\pi}\,\frac{1}{3}\,2\pi=\frac{2}{3}$$

Avatar von 148 k 🚀

Vielen Dank für die Antwort. Wenn man die Lösung sieht glaub ich immer das ich dumm bin da es eh so einfach war. Aber zum Glück ist das Semester eh bald vorbei und man kann dann hoffentlich im nächsten Semester wieder zur Uni. Nochmals Vielen Dank.

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S={ (x y) | 0 ≤ x^2 +y^2 ≤ 1} habe die Temperaturverteilung T(x,y)= \( \sqrt{x^2 +y^2} \).

Bestimmen Sie die Durchschnittstemperatur T.


Problem/Ansatz:

Leider gar keinen Ansatz.

Skizze machen. Die Temperatur kannst du in z-Richtung auftragen.

Dann das "Volumen" des Gebildes zwischen xy-Ebene (im Bereich der Kreisschiebe S) und T(x,y) ausrechnen.

Das "Volumen" danach durch die Grundkreisfläche teilen.

Falls du bei dieser Aufgabe integrieren üben sollst, könnten Zylinder- oder Kugelkoordinaten einfacher sein.

Avatar von 162 k 🚀

Vielen dank für die Antwort aber ich bin immer noch lost. Ich kann mir das beispiel gar nicht räumlich vorstellen und deswegen ist eine skizze für mich nicht einfach zu machen.

Hallo

 du hast eine Kreisscheibe, die in der Mitte Temperatur 0 hat, nach aussen immer wärmer wird aber auf jedem Kreis immer die Temperatur des Radius hat   am Rande dann Temperatur 1.

Wenn du grob den Durchschnitt rechnen würdest würdes du die Temperatur immer auf einem Kreisring messen, diese Temperaturen  mit der Fläche der Kreischeibe   multipliziert alle addieren und durch die gesamte Fläche teilen. Also  auf einem Ring der Dicke dr   T(r)2π*r*dr die alle aufaddiert von r=0 bis 1 auffaddiert  bzw. integriert und durch π*r^2 geteilt ( und  natürlichT(r)=r)

Gruß lul

Vielen Dank für die Antwort hat mir weiter geholfen. :)

Vielen Dank lul ! Schöne anschauliche Beschreibung.

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