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Aufgabe:

Gegeben sei die Fläche S mit: z = 0; 0 ≤ x ≤ 3; 0 ≤ y ≤ 2.
a) Bestimmen Sie den Einheits-Normalenvektor für die Fläche.

b) Gegeben sei das konstante Vektorfeld V⃗ = \( \begin{pmatrix} wurzel(3) \\0\\1 \end{pmatrix} \)
Berechnen Sie den Fluss von V⃗ durch die Fläche S

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Hallo,

weißt Du wirklich nicht, was der / ein Normalenvektor auf der angegebenen Fläche ist?

Gruß Mathhilf

ich weiß nur nicht wie ich das berechnen soll

Auch hier hilft ein Blick auf die Definition von "Fluss" in den Arbeitsunterlagen.

2 Antworten

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Beste Antwort

Aloha :)

Wir haben eine Fläche \(S\), die charakterisiert wird durch die Menge:$$S=\{(x;y;z)\in\mathbb R^3\,\big|\,x\in[0;3]\;\land\;y\in[0;2]\;\land\;z=0\}$$Zur Parametrisierung einer Fläche benötigen wir nur 2 Freiheitsgrade. Da hier \(z=0\) festgehalten wird und als frei wählbarer Parameter (bzw. als Freiheitsgrad) wegfällt, ist diese Menge gleich:$$S'=\{(x;y;0)\in\mathbb R^3\,\big|\,x\in[0;3]\;\land\;y\in[0;2]\}$$Wir erkennen, dass der Vektor \((0;0;1)^T\) auf allen Ortsvektoren \((x;y;0)^T\in S'\) senkrecht steht. Das Flächenelment von \(S\) bzw. \(S'\) ist daher:$$d\vec f=\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}\,dx\,dy$$

Der Fluss \(\Phi\) des Vektorfeldes \(\vec v\) durch die Fläche \(S\) ist daher:$$\Phi=\iint\limits_S\vec v\,d\vec f=\int\limits_{x=0}^3\;\int\limits_{y=0}^2\begin{pmatrix}\sqrt3\\0\\1\end{pmatrix}\begin{pmatrix}0\\0\\1\end{pmatrix}\,dx\,dy=\int\limits_{x=0}^3\;\int\limits_{y=0}^21\,dx\,dy=\int\limits_{x=0}^3dx\cdot\int\limits_{y=0}^2dy$$$$\phantom{\Phi}=3\cdot2=6$$

Avatar von 148 k 🚀

woher weiß ich dann den einheitsnormalenvektor?

Der Einheitsnormalenvektor ist der Normalenvektor mit der Länge \(1\).

aber wie kommst du auf. 0 0 1

woher weiß ich dann den einheitsnormalenvektor?

@cool2000: ich habe schon auf Grund Deiner letzten Fragen den Eindruck, dass Dir irgendwie die Vorstellung fehlt, was Du da eigentlich rechnen sollst. Klick noch mal auf folgendes Bild.

blob.png

Dort siehst Du das Bild der Fläche (grün), die ein schlichtes Rechteck in der XY-Ebene der Größe \(2\times 3\) ist. Die schwarzen Pfeile sollen das Vektorfeld darstellen. Der rote Pfeil ist der Normalen-Einheits-Vektor \(\vec n\) der Fläche. Relevant für den Fluß ist nur der Teil des Vektorfeldes, der parallel zu \(\vec n\) unterwegs ist. Und das ist hier schlicht \(v_z=1\).

Somit ist der Fluss \(2\cdot 3 \cdot 1 = 6\) ... mehr ist es nicht!

aber wie kommst du auf. 0 0 1

da in der Fläche stets \(z=0\) gilt, muss die Fläche in der XY-Ebene liegen. Und der Einheitsvektor in Z-Richtung (der rote Vektor \(\vec n\) s.o.) steht normal auf der XY-Ebene

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Hallo

1. siehst du S vor dir?

2. siehst du dann den Normalenvektor?

 3. weisst du was ein Flußintegral ist?

sag genau, wo  du scheiterst, nachdem du 3. in Skript oder Netz machgesehen hast.

meine Frage zu deinem Hintergrund aus anderen posts bleibt noch offen.

(eine Vermutung: du testest Foren?)

Gruß lul

Avatar von 106 k 🚀

S ist ja sozusagen ein Rechteck mit 3 x 2

Wie sehen ich denn den Normalvektor?

Das Rechteck liegt doch ih der x-y Ebene, was ist darauf wohl senkrecht?

und meine andere Frage?

lul

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