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Definic ¸˜ ao Uma superf´ ıcie S ´ e orient´ avel se for poss´ ıvel definir um campo de vetores unit´ arios normais a S, que varie continuamente sobre S. M. J. Resende (UFF) www.professores.uff.br/mjoao 2015-1 1/8

Cálculo III - A · Seja S uma superf´ıcie orientada por um campo de vetores normais unit arios´!n . Dizemos que o bordo de S, ¶S, est´a orientado positivamente se, ao caminhar

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Page 1: Cálculo III - A · Seja S uma superf´ıcie orientada por um campo de vetores normais unit arios´!n . Dizemos que o bordo de S, ¶S, est´a orientado positivamente se, ao caminhar

DefinicaoUma superfıcie S e orientavel se for possıvel definir um campo de vetoresunitarios normais a S, que varie continuamente sobre S.

−→n

Observacoes:Uma superfıcie orientavel tem duas orientacoes possıveis, ou seja, temdois lados.

Ha superfıcies que tem um lado so como, por exemplo, a fita de Mobius,que e um exemplo de uma superfıcie nao orientavel.

M. J. Resende (UFF) www.professores.uff.br/mjoao 2015-1 1 / 8

Page 2: Cálculo III - A · Seja S uma superf´ıcie orientada por um campo de vetores normais unit arios´!n . Dizemos que o bordo de S, ¶S, est´a orientado positivamente se, ao caminhar

DefinicaoUma superfıcie S e orientavel se for possıvel definir um campo de vetoresunitarios normais a S, que varie continuamente sobre S.

−→n

Observacoes:Uma superfıcie orientavel tem duas orientacoes possıveis, ou seja, temdois lados.

Ha superfıcies que tem um lado so como, por exemplo, a fita de Mobius,que e um exemplo de uma superfıcie nao orientavel.

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DefinicaoUma superfıcie S e orientavel se for possıvel definir um campo de vetoresunitarios normais a S, que varie continuamente sobre S.

−→n

Observacoes:Uma superfıcie orientavel tem duas orientacoes possıveis, ou seja, temdois lados.

Ha superfıcies que tem um lado so como, por exemplo, a fita de Mobius,que e um exemplo de uma superfıcie nao orientavel.

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DefinicaoUma superfıcie S e orientavel se for possıvel definir um campo de vetoresunitarios normais a S, que varie continuamente sobre S.

−→n

Observacoes:Uma superfıcie orientavel tem duas orientacoes possıveis, ou seja, temdois lados.

Ha superfıcies que tem um lado so como, por exemplo, a fita de Mobius,que e um exemplo de uma superfıcie nao orientavel.

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Fita de Mobius

A

B C

D

=⇒

A = C

B = D

Esta superfıcie nao e orientavel.

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Fita de Mobius

A

B C

D

=⇒

A = C

B = D

Esta superfıcie nao e orientavel.

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Fita de Mobius

A

B C

D

=⇒

A = C

B = D

Esta superfıcie nao e orientavel.

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Definicao

Uma superfıcie e fechada se divide o espaco R3 em dois subconjuntos.

Observacao: Superfıcies fechadas orientaveis tem duas orientacoes“naturais”, determinadas pela normal “exterior” e pela normal “interior”.

Exemplos de superfıcies orientaveisEsfera

Cone

Elipsoide

Paraboloide

Hiperboloide

Toro

· · ·

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Definicao

Uma superfıcie e fechada se divide o espaco R3 em dois subconjuntos.

Observacao: Superfıcies fechadas orientaveis tem duas orientacoes“naturais”, determinadas pela normal “exterior” e pela normal “interior”.

Exemplos de superfıcies orientaveisEsfera

Cone

Elipsoide

Paraboloide

Hiperboloide

Toro

· · ·

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Definicao

Uma superfıcie e fechada se divide o espaco R3 em dois subconjuntos.

Observacao: Superfıcies fechadas orientaveis tem duas orientacoes“naturais”, determinadas pela normal “exterior” e pela normal “interior”.

Exemplos de superfıcies orientaveisEsfera

Cone

Elipsoide

Paraboloide

Hiperboloide

Toro

· · ·

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DefinicaoSeja S uma superfıcie orientada por um campo de vetores normais unitarios−→n . Dizemos que o bordo de S, ∂S, esta orientado positivamente se, aocaminhar ao longo de ∂S, com a cabeca no sentido de −→n , tivermos S a nossaesquerda.

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DefinicaoSeja S uma superfıcie orientada por um campo de vetores normais unitarios−→n . Dizemos que o bordo de S, ∂S, esta orientado positivamente se, aocaminhar ao longo de ∂S, com a cabeca no sentido de −→n , tivermos S a nossaesquerda.

−→n

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DefinicaoSeja S uma superfıcie orientada por um campo de vetores normais unitarios−→n . Dizemos que o bordo de S, ∂S, esta orientado positivamente se, aocaminhar ao longo de ∂S, com a cabeca no sentido de −→n , tivermos S a nossaesquerda.

−→n

Observacao: Uma regra pratica para orientar ∂S e a conhecida “regra da maodireita” com polegar no sentido de −→n .

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Definicao

Seja S uma superfıcie regular orientavel.

Seja −→n uma orientacao de S. Seja−→F

um campo vetorial contınuo definido em um aberto contendo S. A integral desuperfıcie de

−→F atraves de S ou o fluxo Φ de

−→F atraves de S e a integral de

superfıcie do campo escalar−→F ·−→n :

Φ =

"S

−→F ·−→n dS.

Observacao: Se−→F representa o campo de velocidades de um fluido, essa

integral fornece o volume do fluido que atravessa S em uma unidade detempo, na direcao de −→n .

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Definicao

Seja S uma superfıcie regular orientavel. Seja −→n uma orientacao de S.

Seja−→F

um campo vetorial contınuo definido em um aberto contendo S. A integral desuperfıcie de

−→F atraves de S ou o fluxo Φ de

−→F atraves de S e a integral de

superfıcie do campo escalar−→F ·−→n :

Φ =

"S

−→F ·−→n dS.

Observacao: Se−→F representa o campo de velocidades de um fluido, essa

integral fornece o volume do fluido que atravessa S em uma unidade detempo, na direcao de −→n .

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Definicao

Seja S uma superfıcie regular orientavel. Seja −→n uma orientacao de S. Seja−→F

um campo vetorial contınuo definido em um aberto contendo S. A integral desuperfıcie de

−→F atraves de S ou o fluxo Φ de

−→F atraves de S e a integral de

superfıcie do campo escalar−→F ·−→n :

Φ =

"S

−→F ·−→n dS.

Observacao: Se−→F representa o campo de velocidades de um fluido, essa

integral fornece o volume do fluido que atravessa S em uma unidade detempo, na direcao de −→n .

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Definicao

Seja S uma superfıcie regular orientavel. Seja −→n uma orientacao de S. Seja−→F

um campo vetorial contınuo definido em um aberto contendo S. A integral desuperfıcie de

−→F atraves de S ou o fluxo Φ de

−→F atraves de S e a integral de

superfıcie do campo escalar−→F ·−→n :

Φ =

"S

−→F ·−→n dS.

Observacao: Se−→F representa o campo de velocidades de um fluido, essa

integral fornece o volume do fluido que atravessa S em uma unidade detempo, na direcao de −→n .

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Definicao

Seja S uma superfıcie regular orientavel. Seja −→n uma orientacao de S. Seja−→F

um campo vetorial contınuo definido em um aberto contendo S. A integral desuperfıcie de

−→F atraves de S ou o fluxo Φ de

−→F atraves de S e a integral de

superfıcie do campo escalar−→F ·−→n :

Φ =

"S

−→F ·−→n dS.

Observacao: Se−→F representa o campo de velocidades de um fluido, essa

integral fornece o volume do fluido que atravessa S em uma unidade detempo, na direcao de −→n .

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS =

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS =

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS

=

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS =

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS =

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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Se S e parametrizada por φ(u,v), com (u,v) ∈ D, e

−→n =φu×φv

‖φu×φv‖

entao

Φ =

"S

−→F ·−→n dS =

"D

−→F (φ(u,v)) · φu×φv

‖φu×φv‖· ‖φu×φv‖dudv

=

"D

−→F (φ(u,v)) · (φu×φv) dudv

Observacao: A integral de superfıcie de um campo escalar nao depende daorientacao, mas a integral de superfıcie de um campo vetorial depende.Extamente como acontece com as integrais de linha.

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1 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (xzey,−xzey,z) atraves da superfıcie

x+ y+ z = 1, no primeiro octante, considerando −→n apontando parabaixo.

2 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (y2 + z2,x,x), atraves da superfıcie de

revolucao obtida girando o segmento de reta que liga o ponto (4,1,0) a(2,4,0) em torno do eixo x, onde o vetor −→n satisfaz −→n ·−→i ≥ 0.

3 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = x

−→i + y

−→j −2z

−→k , atraves da superfıcie S,

parte do cilindro x2 + y2 = 2x, limitado pele plano z = 0 e pelo conez =

√x2 + y2, com vetor normal apontando para fora de S.

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1 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (xzey,−xzey,z) atraves da superfıcie

x+ y+ z = 1, no primeiro octante, considerando −→n apontando parabaixo.

2 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (y2 + z2,x,x), atraves da superfıcie de

revolucao obtida girando o segmento de reta que liga o ponto (4,1,0) a(2,4,0) em torno do eixo x, onde o vetor −→n satisfaz −→n ·−→i ≥ 0.

3 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = x

−→i + y

−→j −2z

−→k , atraves da superfıcie S,

parte do cilindro x2 + y2 = 2x, limitado pele plano z = 0 e pelo conez =

√x2 + y2, com vetor normal apontando para fora de S.

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1 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (xzey,−xzey,z) atraves da superfıcie

x+ y+ z = 1, no primeiro octante, considerando −→n apontando parabaixo.

2 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = (y2 + z2,x,x), atraves da superfıcie de

revolucao obtida girando o segmento de reta que liga o ponto (4,1,0) a(2,4,0) em torno do eixo x, onde o vetor −→n satisfaz −→n ·−→i ≥ 0.

3 Calcule o fluxo de−→F (x,y,z) = x

−→i + y

−→j −2z

−→k , atraves da superfıcie S,

parte do cilindro x2 + y2 = 2x, limitado pele plano z = 0 e pelo conez =

√x2 + y2, com vetor normal apontando para fora de S.

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