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Esercizi svolti · Scheda 2

Lavoro di campi conservativi calcolato con il potenziale

Teoria usata: Lavoro di un campo conservativoPotenziale per integrazione successivaCaratterizzazione dei campi conservativi

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Esercizio 1

Calcolare il lavoro del campo

lungo la curva , .

Il calcolo diretto dell’integrale di linea lungo la curva è possibile ma laborioso, quindi conviene prima controllare se il campo è conservativo. Le derivate incrociate valgono entrambe e il dominio è semplicemente connesso, perciò il campo è conservativo. Un potenziale, costruito per integrazione successiva, è . Per il teorema sul lavoro di un campo conservativo il lavoro è la differenza dei valori del potenziale negli estremi della curva: il punto finale è , il punto iniziale è , quindi il lavoro vale . La forma della curva tra i due estremi non influisce sul risultato.

Esercizio 2

Calcolare il lavoro del campo

lungo una qualunque curva regolare a tratti da a .

La traccia chiede il lavoro lungo una curva qualunque con estremi assegnati, quindi la richiesta ha senso solo se il lavoro non dipende dal cammino, cioè se il campo è conservativo. Le derivate incrociate coincidono su , che è semplicemente connesso, perciò il campo è conservativo e il lavoro è ben definito dai soli estremi. Un potenziale è , poiché integrando rispetto a la funzione è una costante e la condizione su dà . Nel punto finale il potenziale vale , nel punto iniziale vale , quindi il lavoro è .

Esercizio 3

Calcolare la circuitazione del campo

lungo la circonferenza percorsa in verso antiorario.

Le derivate incrociate valgono entrambe e il dominio è semplicemente connesso, quindi il campo è conservativo; un potenziale è . Per il teorema di caratterizzazione dei campi conservativi la circuitazione di un campo conservativo lungo ogni curva chiusa è nulla, perciò l’integrale vale senza alcun calcolo di parametrizzazione. Il calcolo diretto con condurrebbe allo stesso risultato dopo l’integrazione di funzioni trigonometriche su .

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