Pregunta
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Caso 3: La densidad de un material en Tesla está dada por \( \rho(r, \theta, \phi)=r^{2} \operatorname{sen}(\phi) \). Cuál es el diferencial de volumen que debe usarse en coordenadas esféricas?

Ask by Summers Reyes. in Mexico
Mar 15,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

El diferencial de volumen en coordenadas esféricas es \( dV = r^2 \sin\phi \, dr \, d\phi \, d\theta \).

Solución

Recordamos que en coordenadas esféricas un punto se representa como \[ x = r\,\sin\phi\,\cos\theta,\quad y = r\,\sin\phi\,\sin\theta,\quad z = r\,\cos\phi, \] y el diferencial de volumen se obtiene del jacobiano de esta transformación. El diferencial de volumen es: \[ dV = r^2\,\sin\phi\,dr\,d\phi\,d\theta. \]

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

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The Deep Dive

En coordenadas esféricas, el diferencial de volumen se expresa como \( dV = r^2 \sin(\phi) \, dr \, d\phi \, d\theta \). Aquí, \( r \) es la distancia radial desde el origen, \( \phi \) es el ángulo polar (o colatitud), y \( \theta \) es el ángulo azimutal. Este formato permite integrar fácilmente funciones que dependen de las coordenadas esféricas, como la densidad dada en tu caso. Para aplicar esta fórmula correctamente, es crucial establecer correctamente los límites de integración para \( r \), \( \phi \) y \( \theta \) dependiendo de la región específica del espacio que deseas analizar. Errores comunes incluyen mezclar límites radiales o no considerar la simetría del problema, lo que puede llevar a resultados incorrectos en resultados finales de las integrales. ¡Así que asegúrate de revisar tus límites!

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