Circulation et flux de champs de vecteurs
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Circulation et flux de champs de vecteurs



  1. #1
    inviteec5af770

    Circulation et flux de champs de vecteurs


    ------

    Bonjour à tous, je suis en 1ère année de Licence PCSI, les révisions pour les partiels ont déjà bien commencé, et je suis tombé sur une feuille d'exercices de TD, qui me résiste un peu, enfin du moins un exercice que je ne sais pas traiter..

    Voici l'énoncé, j'essayerai ensuite de vous expliquer ce qui me gène dans cet exercice,

    Soit le vecteur U = ( 2xy - x²)*i + ( x+y²)*j un champ vectoriel plan, que l'on voit comme champ Vecteur U + 0vecteur K de l'ensemble R3 et vecteur V = Rot vecteur U

    1) Calculer la circulation de U le long de la boucle fermée C constituée par les deux arcs de parabole y= x² et x= y² orientée dans le sens anti horaire

    2) Calculer le flux de V à travers la surface D qui a comme bord la courbe C, et vérifier la formule de Green-Riemnann

    Alors voilà, pour la première question, je serai d'avis pour faire:

    Circulation = Intégrale de ((2xy - x²)dx + (x+y²)dy)
    Après je pense qu'on peut poser :

    x(t)=t 0<1 dx=dt y(t)=t² dy=2tdt

    ensuite on remplace:

    ( 2t^3 - t²)dt + (t+t^4)2tdt = ( 2t^5 + 2t^3 + t² )

    on prend la primitive ce qui donne [ (t^4)/2 + (t^3)/3 + (t^6)/3 ] de 0 à 1 ce qui fait 7/6

    Arrêter moi si je me trompe,

    J'espère que mon problème ne restera pas sans réponse, je ne veux pas que vous me fassiez mon exo, mais quelques tuyaux, qui m'aideraient à résoudre cet exercice, ( si cette première question est juste, c'est que je comprends un peu le mécanisme, mais c'est surtout sur la deuxième question que je bloque.)

    Merci à tout ceux qui prendront le temps de me lire, et de me corriger si nécessaire.

    -----

  2. #2
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Bonjour,
    sans avoir vérifier tes calculs il me semble que tu pars dans la bonne direction, mais il faut faire ce calcul sur les deux branches de ta courbe fermée.
    Il faut commencer par faire un dessin de toute facon; ensuite je séparerai l'intégrale en deux, une pour chaque branche, et ensuite pour chaque intégrale je fais un changement de variable (le plus simple pour chaque branche).

    Pour la deuxieme question il faut commencer par le calcul du rotationnel de U, puis ensuite poser l'intégrale proprement, et le calcul se fait tout seul (attention tout de même à l'intégrale bidimensionelle) .
    Indice :

  3. #3
    inviteec5af770

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Ce sont ces changements de variables que je ne comprends absolument pas..

    Donc si je reprends la question 1:

    pour y=x² dy=2xdx je fais mon calcul d'intégrale
    idem pour x=y² avec dx=2ydy

    Mais après pour regrouper ça je fais comment ?

  4. #4
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Effectuons le calcul pas a pas :

    Tout d'abord on décompose
    avec
    on en déduit :


    Il s'agit en quelque sorte d'une relation de Chasles
    Le reste vous semblez l'avoir compris.

  5. A voir en vidéo sur Futura
  6. #5
    inviteec5af770

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    A moins qu'il n'y est pas besoin de regrouper les deux intégrales ?

    Une fois que j'ai calculé pour y=x² je trouve 7/6
    pour x=y² je trouve -17/15 pour ça normalement sauf erreur de calcul c est bon, mais c est tout ce qu'on me demande ?

    Pour la question 2, j'ai U= P*i + Q*j + 0*k

    Donc rot U = (0, 0, dP/dx - dP/dy) ?

    Ensuite il faut poser l'intégrale, et la ça bloque :/

    Pardon je viens de voir votre post, mais mon C1+C2 me donne 7/6 - 17/15, ça me donne pas une fraction simple, erreur de calcul ?

  7. #6
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    je trouve le même résultat que vous pour la question 1.
    Pour la question 2 que trouvez-vous pour ?
    Le flux du vecteur est défini comme tel :

    avec dS défini orthogonalement et sortant de la surface D.
    Pour notre problème je vous ais donné dS dans mon post précédent.
    Ensuite pour le calcul de l'intégrale on fait selon sa tête, j'attends donc votre résultat pour V.

  8. #7
    inviteec5af770

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    V= Rot U = ( dQ/dx - dP/dy )

    dQ/dx=d(x+y²) / dx = 1 et dP/dy= d(2xy-x²)/dy =2x

    D'ou rot U = 1-2x

    Donc double intégrale rot U scalaire dS = (1-2x)dxdy ?

  9. #8
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Citation Envoyé par Underworld26 Voir le message
    Pour la question 2, j'ai U= P*i + Q*j + 0*k

    Donc rot U = (0, 0, dP/dx - dP/dy) ?


    En effet cela me semble correct. Je vais effectuer le calcul de mon côté.

  10. #9
    inviteec5af770

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Mais quel encadrement prendre pour chaque intégrale ?

    Int de x² à Racine de x ( Int de 0à1 (1-2x)dx ) dy ?

    Int de x² à Racine de x (x-x²)dy

    = [ xy - yx²] de Racine de x à x² ?

  11. #10
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Vous pouvez intégrer de deux manières différentes, un dessin aidant une fois de plus à comprendre le calcul:
    soit vous intégrez pour y allant de 0 à 1 et pour un y donné, vous intégrez x allant de (attention au sens) y^2 à racine (y) ce qui se traduit par :

    ou vous intégrez pour x allant de 0 à 1 et pour un x donné vous intégrez de y allant de x^2 à racine de x soit :

    Dans votre post vous avez fait le choix numéro 2, judicieux car cela donne une intégration gratuite (bien que l'autre ne soit pas difficile).
    Vous devez trouvez 1/30, comme à la qustion 1, ce qui confirme le théorème de green-Rieman, qui n'est qu'une application du théorème de stokes (cf wiki)

  12. #11
    inviteec5af770

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    A super ! C'est bien ce qui me semblait, je vous remercie de votre patience, surtout un dimanche après midi ..

    Une dernière question, comment faites vous pour écrire ( en latex ?) sur le forum ?

    Parce qu'une formule est bien mieux compréhensible que "intégrale de x à Racine de x = ... =

  13. #12
    invitea350fd50

    Re : Circulation et flux de champs de vecteurs

    Je suis content que vous soyez arriver au bout de votre exercice.
    Pour le langage tex je vous conseille ce site :
    site du zéro
    il vous suffit de rajouter des balises tex ( en haut à droite de l'éditeur) puis d'insérer les formules

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