Exercícios sobre Coordenadas curvilíneas 


1) Apresente a base móvel ortonormal {er  , eq   , ez } no sistema de coordenadas cilíndricas. 

2) Escreva a diferencial da base anterior, usando a própria base, como três equações e também como uma equação na forma matricial. 

3) Repita a questão anterior para o sistema de coordenadas esféricas {er  , ef  , eq  }

er =

ef =                            ( ver em Maple)

eq  =  

d er= df sin(q ) ef + dq eq 

d
ef= - df sin(q ) er - d cos(q ) eq 

d
eq  = - d er + df cos(q ) ef

ou    

   d

   er

ef

eq

=

 

.

 er

ef

eq

 

4) Mostre que a matriz que representa a diferencial de qualquer base móvel ortonormal usando a própria base é anti-simétrica

5) Use uma base móvel como { T , N , B } dada pelo Triedro de Frenét para apresentar a equação vetorial da superfície regrada que contém as arestas dos degraus de uma escada giratória: largura de 1m, raio central de 1m, passo de 2m por volta e altura de 4m

Eixo = E(t) = [ cos(t) , sen(t), t/p ]

e1 = [ -sen(t) , cos(t) ,0 ] ( = tangente na horizontal )
e2 = [ -cos(t), -sen(t) ,0 ] ( = perpendicular na horizontal )
e3 = [ 0, 0 ,1] ( = produto vetorial )


S(t , s) = E(t) + s.e2 com 0 £ t £ 4p e -1/2 £ s £ 1/2 


( ver em Maple)

 

6) Repita a questão 2) para o sistema { T , N , B } dada pelo Triedro de Frenét.

Considerando uma curva P(s) parametrizada pelo comprimento de arco s, com curvatura constante c:

m = produto misto = P’(s) x P”(s) . P’”(s)

dT = c.dsN

dN = -cdsT – (m/c²)dsB

dB =(m/c²)dsN

 

ou  d

T

N

B

 

=

0        c.ds            0

-c.ds      0     -(m/c²)ds

0    (m/c²)ds         0

 

x

T

N

B

 


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