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Esercizi svolti · Scheda 3

Lavoro di campi non conservativi con il calcolo diretto

Teoria usata: Lavoro e circuitazioneCampo irrotazionale (campo chiuso)Caratterizzazione dei campi conservativi

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Esercizio 1

Calcolare il lavoro del campo

lungo il segmento da a .

Le derivate incrociate valgono e e non coincidono, quindi il campo non è conservativo e il lavoro va calcolato con la definizione. Il segmento si parametrizza con per , con derivata . Sostituendo la parametrizzazione nelle componenti del campo si ottiene , e il prodotto scalare con vale . L’integrale di questa funzione su dà .

Esercizio 2

Calcolare il lavoro del campo

lungo l’arco della parabola da a .

Il campo non è conservativo, poiché la derivata di rispetto a vale e la derivata di rispetto a vale . L’arco di parabola si parametrizza con e per , quindi . Le componenti del campo lungo la curva sono e , perciò l’integrando è . Il lavoro è negativo: lungo questo arco il campo compie lavoro resistente, poiché in media forma un angolo ottuso con la direzione di avanzamento.

Esercizio 3

Calcolare la circuitazione del campo

lungo la circonferenza percorsa in verso antiorario, e dedurne che il campo non è conservativo.

Sulla circonferenza unitaria il campo vale , che coincide con il vettore tangente : il campo è in ogni punto tangente alla circonferenza e concorde con il verso di percorrenza. Il prodotto scalare è quindi e la circuitazione vale . Per il teorema di caratterizzazione un campo conservativo ha circuitazione nulla lungo ogni curva chiusa; poiché questa circuitazione è diversa da zero, il campo non è conservativo su . Allo stesso risultato si arriva con le derivate incrociate, che valgono e .

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