Vektorska analiza doc. dr. Edin Berberović.

Σχετικά έγγραφα
- pravac n je zadan s točkom T(2,0) i koeficijentom smjera k=2. (30 bodova)

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

( , 2. kolokvij)

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

M086 LA 1 M106 GRP. Tema: Baza vektorskog prostora. Koordinatni sustav. Norma. CSB nejednakost

Gauss, Stokes, Maxwell. Vektorski identiteti ( ),

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

Ispit održan dana i tačka A ( 3,3, 4 ) x x + 1

IZVODI ZADACI (I deo)

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

Elementi spektralne teorije matrica

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

1 UPUTSTVO ZA IZRADU GRAFIČKOG RADA IZ MEHANIKE II

Algebra Vektora. pri rješavanju fizikalnih problema najčešće susrećemo skalarne i vektorske

Rad, snaga, energija. Tehnička fizika 1 03/11/2017 Tehnološki fakultet

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

4 Izvodi i diferencijali

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

Cauchyjev teorem. Postoji više dokaza ovog teorema, a najjednostvniji je uz pomoć Greenove formule: dxdy. int C i Cauchy Riemannovih uvjeta.

18. listopada listopada / 13

MATEMATIKA 2. Grupa 1 Rexea zadataka. Prvi pismeni kolokvijum, Dragan ori

4.7. Zadaci Formalizam diferenciranja (teorija na stranama ) 343. Znajući izvod funkcije x arctg x, odrediti izvod funkcije x arcctg x.

Funkcije dviju varjabli (zadaci za vježbu)

Pismeni dio ispita iz Matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja u zavisnosti od parametra a:

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Matematika 1 { fiziqka hemija

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

Geometrija (I smer) deo 1: Vektori

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Matematka 1 Zadaci za drugi kolokvijum

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

5. PARCIJALNE DERIVACIJE

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

VEKTORI. Opera u Sidneju, Australija

Numerička matematika 2. kolokvij (1. srpnja 2009.)

Dinamika tijela. a g A mg 1 3cos L 1 3cos 1

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

π π ELEKTROTEHNIČKI ODJEL i) f (x) = x 3 x 2 x + 1, a = 1, b = 1;

Teorijske osnove informatike 1

Prvi kolokvijum. y 4 dy = 0. Drugi kolokvijum. Treći kolokvijum

TEHNIƒKA MEHANIKA 2 Osnovne akademske studije, III semestar

Linearna algebra 2 prvi kolokvij,

DRUGI KOLOKVIJUM IZ MATEMATIKE 9x + 6y + z = 1 4x 2y + z = 1 x + 2y + 3z = 2. je neprekidna za a =

šupanijsko natjecanje iz zike 2017/2018 Srednje ²kole 1. grupa Rje²enja i smjernice za bodovanje 1. zadatak (11 bodova)

Kaskadna kompenzacija SAU

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Veleučilište u Rijeci Stručni studij sigurnosti na radu Akad. god. 2011/2012. Matematika. Monotonost i ekstremi. Katica Jurasić. Rijeka, 2011.

UZDUŽNA DINAMIKA VOZILA

Operacije s matricama

Zadatak 2 Odrediti tačke grananja, Riemann-ovu površ, opisati sve grane funkcije f(z) = z 3 z 4 i objasniti prelazak sa jedne na drugu granu.

Mehanika je temeljna i najstarija grana fizike koja proučava zakone gibanja i meñudjelovanja tijela. kinematika, dinamika i statika

PRVI IZVOD. f x0 x f x0. y x. ) lim lim ( ) ( ) x. Neka je y f(x) funkcija definisana na intervalu [a,b], x 0

1 Afina geometrija. 1.1 Afini prostor. Definicija 1.1. Pod afinim prostorom nad poljem K podrazumevamo. A - skup taqaka

1 Ubrzanje u Dekartovom koordinatnom sistemu

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Riješeni zadaci: Limes funkcije. Neprekidnost

TRIGONOMETRIJSKE FUNKCIJE I I.1.

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

5 Ispitivanje funkcija

Zadatak 1 Dokazati da simetrala ugla u trouglu deli naspramnu stranu u odnosu susednih strana.

UZDUŽNA DINAMIKA VOZILA

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

MEHANIKA FLUIDA. Isticanje kroz otvore sa promenljivim nivoom tečnosti

Računarska grafika. Rasterizacija linije

RAD, SNAGA I ENERGIJA

radni nerecenzirani materijal za predavanja R(f) = {f(x) x D}

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

Rad, energija i snaga

TRIGONOMETRIJA TROKUTA

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

Analitička geometrija i linearna algebra

10. STABILNOST KOSINA

SEMINAR IZ KOLEGIJA ANALITIČKA KEMIJA I. Studij Primijenjena kemija

(P.I.) PRETPOSTAVKA INDUKCIJE - pretpostavimo da tvrdnja vrijedi za n = k.

1 Promjena baze vektora

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Prvi pismeni zadatak iz Analize sa algebrom novembar Ispitati znak funkcije f(x) = tgx x x3. 2. Naći graničnu vrednost lim x a

Dijagonalizacija operatora

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

Dvanaesti praktikum iz Analize 1

Geometrija (I smer) deo 2: Afine transformacije

Trigonometrija 2. Adicijske formule. Formule dvostrukog kuta Formule polovičnog kuta Pretvaranje sume(razlike u produkt i obrnuto

M086 LA 1 M106 GRP Tema: Uvod. Operacije s vektorima.

8 Funkcije više promenljivih

INŽENJERSTVO NAFTE I GASA. 2. vežbe. 2. vežbe Tehnologija bušenja II Slide 1 of 50

Osnove elektrotehnike I popravni parcijalni ispit VARIJANTA A

Lijeva strana prethodnog izraza predstavlja diferencijalnu formu rada rezultantne sile

Transcript:

Vektorska analiza doc. dr. Edin Berberović eberberovic@mf.unze.ba

Vektorska analiza Vektorska algebra (ponavljanje) Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) Jednostavna analiza (diferenciranje) Učenje kroz primjenu 2

Vektorska algebra (ponavljanje) Veličine koje se pojavljuju u inženjerstvu Skalarne imaju samo intenzitet (brojčanu vrijednost) ne zavise od izbora koordinatnog sistema masa, temperatura, vrijeme,... Vektorske imaju intenzitet, pravac djelovanja i smjer zavise od izbora koordinatnog sistema pomijeranje (pomak), brzina, ubrzanje, sila,... Za bolje razlikovanje vektori se označavaju drugačije od skalara skalar V vektor V ili v 3

Vektorska algebra (ponavljanje) Elementarne formule vektorskog računa Predstavljanje vektora a= ai+ a j+ ak x y z z a = a i+ a j+ a k x y z Intenzitet vektora 2 2 2 x y z a = a = a + a + a Sabiranje/oduzimanje vektora a ± b = a ± b i + a ± b j + a ± b k ( ) ( ) ( ) x x y y z z Množenje vektora skalarom αa= αai x + αayj+ αak z ( α + β)a = αa + βa x a a a a ( x, y, z) i k a y O j M a z a x y 4

Vektorska algebra (ponavljanje) skalarni proizvod vektora a b= abcos ( ab, ) a b= ab x x + ab y y + ab z z a b a b = 0 uslov okomitosti vektorski proizvod vektora a b = absin ab, x y z ( ) i j k a b= ax ay az = ( ab y z ab z y) i+ ( ab z x ab x z) j+ ( ab x y ab y x) k b b b uslov kolinearnosti a b a b = 0 a b b b ( ) ab sin a, b a a 5

Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) Vektorska funkcija Neprekidna jednoznačna zavisnost određene vektorske veličine od koordinata prostora v= v( xyz,, ) = v( r) od vremena v = v( t) i jednog i drugog v= v( xyzt,,, ) = v( rt, ) ovakva prostorna raspodjela naziva se polje z v xyzt (,,, ) O y 6 Služi za jednoznačno određivanje vektorske veličine (intenzitet, pravac i smjer) u zavisnosti od promjenjivih od koordinata i/ili od vremena x

Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) 7 Brzina klizača mašine koji se kreće pravolinijski po horizontalnim vođicama data je izrazom v = v0 + at, gdje je v 0 - početna brzina (u trenutku t = 0 s) koja iznosi v 0 = 1,2 m/s a - konstantno ubrzanje koje iznosi a = 0,4 m/s 2 t - vrijeme mjereno u sekundama. Koliku brzinu će tijelo imati nakon 1,5 s, 6 s i 35 s i 1,5 min? v = vi = ( v0 + at) i = ( 1, 2 + 0,4t) i 0 s : v = ( 1, 2 + 0,4 0 ) i = 1, 2i m/s = v0 1, 5 s : v = ( 1, 2 + 0,4 1,5 ) i = 1, 8i m/s 6 s : v = ( 1,2+ 0,4 6) i = 3,6i m/s 35 s : v = ( 1,2 + 0,4 35) i = 15,2i m/s 1, 5 min : v = 1, 2 + 0,4 1,5 60 i = 37, 2i m/s ( ) Dijagram v ( t )!

Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) Podizanje tereta vrši se hidrauličnim sistemom, pri čemu se klip hidrauličnog cilindra kreće vertikalno naviše pravolinijski po zakonu h = mt, gdje je m vektorski parametar koji se vremenski mijenja 4 prema izrazu m = 7 10 k t i dat je u m/s, a vrijeme t dato je u sekundama. Koliko minuta je potrebno da se teret podigne na visinu 2,3 m? ( ) ( ) 2 2 h = mt = 0,0007k t t = 0,0007t k = 0,0007t k h = h = 0,0007t 2 h 2,3 t = ± = ± = ± 57,3 s 0,0007 0,0007 57,3 t = 57,3 s = min = 0,95 min 1 min 60 Dijagram h ( t )! 8

Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) U proizvodnji dijelova od čelika potrebno je gurati rezni alat duž materijala obratka, što se ostvaruje posebnim mehanizmom. Pri tome treba savladati otpor trenja materijala obratka za koji je utvrđeno da se mijenja sa dužinom obrađene površine po izrazu Fotp = µ x. Koeficijent trenja µ opada sa dužinom prema µ = 63 / x. Izračunati potrebnu silu guranja da bi se obradio materijal dužine 3,7 m. Sila F data je u N, a koeficijent µ je u N/cm. 63 63 F = Fotp = µ x = x = xi = 63 xi x x F F F = 63 x = 63 3,7 100 = 1211 N = 1,211 kn = 1,211i kn Dijagram F ( x )! 9

Vektorske funkcije (funkcije sa vektorima) Vektorska funkcija se obično definiše tako da 10 Zavisi od skalarne promjenjive a = a( x) ili a = a( t) Na primjer brzina pravolinijskog kretanja v pređeni put (pomak) u prostoru Zavisi od vektorske promjenjive a = a( r ) Na primjer = ln xi 2 s = 2ti + t j + k brzina kretanja zavisi od koordinata vektora položaja r = xi + yj + zk r x y z v = = i + j + k 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 r x + y + z x + y + z x + y + z v v v x x x

Vektor položaja Definiše položaj tačke u prostoru u odnosu na koordinatni sistem r = r i + r j + r k = xi + yj + zk x y z koordinate x, y, z su projekcije vektora položaja Može se definisati položaj u prostoru (3D) u ravni (2D) po liniji (1D) r = xi + yj + zk r = xi + yj r = xi Omogućava praćenje položaja tačke r = x t i + y t j + z t k = r t ( ) ( ) ( ) ( ) x r r r r ( x, y, z) i z k r y O j M r z r x y 11

Diferenciranje vektora Izračunavanje promjene vektora u odnosu na zavisno promjenjivu Npr. za vektor r = r ( t) potrebno je odrediti njegovu promjenu sa t Razlika između dva susjedna vektora (priraštaj) r = r t + t r t ( ) ( ) Količnik te razlike (priraštaja) i razlike t r = t r t t r t t ( + ) ( ) Granična vrijednost količnika je prvi izvod vektora dr r r t t r t = lim = lim t 0 t t 0 t ( + ) ( ) r t ( ) r po t r r t ( + t) 12

Osnovna pravila diferenciranja Izračunavanje izvoda dc d = + = ( + ) da db za c a b a b = + d da ds za skalar s ( sa ) = s + a, da ds za a = const = 0 za s = const = 0 Izvodi jednostavnijih funkcija d d t t d 2 ( ) = 2 ( 3 ) = 3 2 t t t n n ( t ) = nt d 1 d ( lnt ) = 1 t d ( sin t) = cos t d ( cos t) = sin t 13

Jedinični vektori Vektori koji imaju intenzitet jednak jedinici Npr. jedinični vektori koordinatnog sistema i, j, k Za svaki vektor može se odrediti odgovarajući jedinični vektor Ima intenzitet jednak jedinici i određuje pravac djelovanja vektora Dobija se dijeljenjem vektora sa svojim intenzitetom r x y z n = = i + j + k r 2 2 2 2 2 2 2 2 2 x + y + z x + y + z x + y + z 2 2 2 r x + y + z n = = = 1 r 2 2 2 x + y + z r n 14

Pomijeranje (položaj), brzina i ubrzanje 15 Ako je r = r ( t) vektor položaja, tada izvod d r / daje brzinu kretanja (promjenu položaja sa vremenom) r = xi + yj + zk ( ) ( ) ( ) x = x t, y = y t, z = z t dr dx = = dy + dz v i j + k Ako je v = v( t) brzina kretanja, tada izvod d v / daje ubrzanje (promjenu brzine sa vremenom) v= vi x + vyj+ vk z dv dv = = dv + d + x y vz a i j k r t ( ) a v

Sile u mehanici Ako su v = v( t) i a = a( t) brzina kretanja i ubrzanje, tada se prema drugom Newtonovom zakonu sila koja dovodi do kretanja neke mase m računa kao F = d ( mv ) Ako je masa konstantna, m = const (tj. ne mijenja se s vremenom) dm = 0 d ( mv ) dm dv F = = v + m = ma F = ma 16

17 Dokazati da je izvod vektora položaja jednak dr dx = = dy + dz v i j + k dr r r ( t + t) r ( t) = lim = lim = t 0 t t 0 t ( + ) + ( + ) + ( + ) ( ) + ( ) + ( ) = x t t i y t t j z t t k lim x t i y t j z t k = t 0 t x( t + t) x( t) i + y( t + t) y( t) j + z( t + t) z( t) = lim k = t 0 t x( t + t) x( t) y( t + t) y( t) z( t + t) z( t) = lim i + j + k = t 0 t t t dx = dy + dz i j + k

Vrh alata kojim se vrši rezbarenje na horizintalnoj ploči nekog materijala kreće se po zakonu r = sinti + costj, m. Odrediti vektore brzine kretanja i ubrzanja alata kao vektorske funkcije vremena t, zatim intenzitet brzine i ubrzanja kao funkcije vremena i izračunati vrijednost brzine i ubrzanja u vremenskom trenutku t = 2 s. dr dx dy d d v = = i + j = ( sint ) i + ( cost ) j = costi sintj dv dv = = d + d = ( ) d cos + ( sin ) = sin cos x v y a i j t i t j ti tj 18 2 x y ( ) 2 2 2 2 2 2 = = x + y = ( sin ) + ( cos ) = sin + cos 2 2 2 2 2 v = v = v + v = cos t + sint = cos t + sin t a a a a t t t t t t v 2 2 = cos t + sin t = 1 = 1 m/s a = sin t + cos t = 1 = 1 m/s t = 2 t = 2 2 2 2

19 Ako je brzina rotacionog kretanja vrha poluge mašine po kružnici konstantna, dokazati da je vektor ubrzanja okomit na vektor brzine. v = const v v = const d ( v v ) dv dv dv = v + v = 2v = 0 dv v = 0 v a = 0 Pošto je skalarni proizvod vektora brzine i ubrzanja jednak nuli, znači da su vektori brzine i ubrzanja okomiti kod rotacionog kretanja sa konstantnom brzinom v a v a = 0 a v

Automobil se kreće pravolinijski pri čemu stalno ubrzava. Brzina se mjeri u zavisnosti od pređenog puta i utvrđeno je da se mijenja 2 prema izrazu v = ( 0,001x + 0,08x) i, gdje je v u m/s, a x je u m. Odrediti ubrzanje automobila kao funkciju pređenog puta i izračunati vrijednost ubrzanja u momentu kada je automobil prešao 100 m. dv d 2 a = = ( 0,001 x + 0,08 x) i = ( 0,001 2 x + 0,08 ) i = ( 0,002 x + 0,08 ) i dx dx 2 a = ( 0,002 100 + 0,08) i = 0,28i m/s x = 100 20

Brzina pravolinijskog klizača na probnom modelu jednog uređaja 2 mijenja se sa vremenom po zakonu v = ( lnt + t ) i. Odrediti izraz za silu kao vektorsku funkciju vremena koja je potrebna za ostvarivanje tog kretanja. Ako je masa klizača m = 4 kg i sve ostale veličine imaju jedinice iz SI sistema, izračunati vrijednost sile koja djeluje na klizač u trenutku t = 5 s. F d = ma v = m d t dv d 2 1 a = = ( lnt + t ) i = + 2t i t 1 F = ma = m + 2t i t 1 F = 4 + 2 5 i = 40,8i N t = 5 5 21