U1: Funciones vectoriales y curvas
S1: Campos escalares y vectoriales

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1.1 Campos escalares y vectoriales
 

Temas de la sesión

* Introducción
* Campo escalar. Campo vectorial
* Autoevaluación
* Ejemplos
* Representación gráfica de un campo vectorial
 
 - Introducción: Cambiamos funciones
 
 

Cálculo I y II:

Funciones reales de valores reales, $y=f(x)$

 

Temas trabajados: Gráficos, límites, continuidad, derivadas, maximos y mínimos, integral, áreas,...

Cálculo III

Funciones reales de varias variables: $z=f(x,y)$, $u=f(x,y,z)$
Temas trabajados: Gráficos, límites, continuidad, derivadas parciales, diferenciación, derivadas direccionales, gradiente, máximos y mínimos, integrales dobles y triples,...

Cálculo IV

Funciones

 

* Funciones vectoriales: $\overrightarrow{F}(t)=(x(t), y(t))$, o

                                          $\overrightarrow{F}(t)=(x(t), y(t), z(t))$,
 

* Campos vectoriales: $\overrightarrow{F}(x,y)=(P(x,y), Q(x,y))$, o
                                    $\overrightarrow{F}(x,y,z)=(P(x,y,z), Q(x,y,z), R(x,y,z))$

  * Campos escalares: Funciones reales de varias variables:
                                  $z=f(x,y)$,   $u=f(x,y,z)$
 

   Temas fundamentales:
   - Integrales de línea
   - Teorema de Green                 
   - Integrales de superficie
   - Teorema de Gauss
   - Teorema de Stokes

-

Documento base. Clases
 

-

Campos escalares. Campos vectoriales.


¿Qué es un campo vectorial?

 

Ejemplos iniciales:
1) $\overrightarrow{F}(x,y)=(-y,x)$
2) $\overrightarrow{F}(x,y)=(-y,x)$. Observar que $(x,y) \perp \overrightarrow{F}(x,y)$
3) $\overrightarrow{F}(x,y)=(0,x)$
4) Campo gradiente. ${f}(x,y)$ una función escalar.  $\overrightarrow{\nabla}f(x,y)=(f_x(x,y), f_y(x,y)$
    *
$D_{\overrightarrow{u}}f(x,y)=f_x(x,y) \cdot u_1+f_y(x,y) \cdot u_2= \overrightarrow{\nabla}f(x,y)\cdot \overrightarrow{u}$, con $\overrightarrow{u}=(u_1,u_2)$ vector dirección (unitario)
    * ¿que relación existe entre el vector gradiente y las curvas de nivel?
    * ¿en qué dirección apunta el vector gradiente?
 

-

Autoevaluación (Google Forms) (P)

 
-

Ejemplos concretos de campos escalares y vectoriales (Apuntes. Pág. 2)
* Windy (arriba)
 

-

Actividad: Bosquejar el campo vectorial asociados a
 * 1 carga postiva 
 * 2 cargas positivas.
 * 2 cargas negativas, y
 * 1 positiva y 1 negativa

   

Simulador de cargas y campos electricos (on line)

 

Ley de Coulomb (on line)

 
* Complementos y ejercicios (OpenStax)
 
1.2 ¿Cómo se gráfica un campo vectorial?

 

GeoGebra:
¿Cómo graficar un campo vectorial?  (V0)
¿Cómo graficar un campo vectorial? (V1)
Graficador de campos 2D: UNO  -  DOS
Graficador de campos 3D: UNO  -  DOS
CalcPlot3D
Visualizar lineas de campo en CalcPlot3D
 

1.4 Lineas de campo
  Ilustración con GGB

 

 
1.4 Actividades
 
1) Ejercicio 6: Ley de gravitación de Newton.
 

 

   
2) Usando el graficador on-line CalcPlot3D, graficar los siguientes campos vectoriales
 

a) $\overrightarrow{F}(x,y,z)=(x,y,3)$

 

b) $\overrightarrow{G}(x,y)=(-x,y)$

 
3) Campo vectorial conservativo.
 

a) ¿Cuándo se dice que un campo vectorial es conservativo?

 

b) Dar un ejemplo y un contraejemplo de un CV conservativo

 

c) Sabiendo que el CV $\overrightarrow{F}(x,y)=(2xy,x^2-y)$ es conservativo, encontrar una función potencial para $\overrightarrow{F}$

 

d) ¿El campo vectorial gravitatorio es conservativo?

   

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