Ax Component 982D38
1. **بيان المسألة:**
معطى متجه السرعة لسريان غير قابل للانضغاط:
$$\mathbf{V} = (6xt + yz^2)\mathbf{i} + (3t + xy^2)\mathbf{j} + (xy - 2xyz - 6tz)\mathbf{k}$$
نريد حساب مركبة العجلة في اتجاه محور $x$ عند النقطة $A(1,1,1)$ والوقت $t=1$.
2. **صيغة العجلة:**
العجلة هي المشتقة الزمنية لمتجه السرعة مع الأخذ في الاعتبار تغير الموقع:
$$\mathbf{a} = \frac{D\mathbf{V}}{Dt} = \frac{\partial \mathbf{V}}{\partial t} + (\mathbf{V} \cdot \nabla) \mathbf{V}$$
3. **حساب المشتقة الجزئية بالنسبة للزمن لمركبة $x$:**
$$V_x = 6xt + yz^2$$
$$\frac{\partial V_x}{\partial t} = 6x$$
4. **حساب مشتقة الاتجاه المكاني (المشتقة المادية):**
نحسب:
$$\nabla = \left(\frac{\partial}{\partial x}, \frac{\partial}{\partial y}, \frac{\partial}{\partial z}\right)$$
المشتقات الجزئية لمركبة $V_x$:
$$\frac{\partial V_x}{\partial x} = 6t$$
$$\frac{\partial V_x}{\partial y} = z^2$$
$$\frac{\partial V_x}{\partial z} = 2yz$$
5. **حساب مركبة العجلة $a_x$ عند $A(1,1,1)$ و $t=1$:**
أولاً نحسب $V$ عند النقطة والوقت:
$$V_x = 6 \times 1 \times 1 + 1 \times 1^2 = 6 + 1 = 7$$
$$V_y = 3 \times 1 + 1 \times 1^2 = 3 + 1 = 4$$
$$V_z = 1 \times 1 - 2 \times 1 \times 1 \times 1 - 6 \times 1 \times 1 = 1 - 2 - 6 = -7$$
ثم:
$$(\mathbf{V} \cdot \nabla) V_x = V_x \frac{\partial V_x}{\partial x} + V_y \frac{\partial V_x}{\partial y} + V_z \frac{\partial V_x}{\partial z}$$
$$= 7 \times 6 \times 1 + 4 \times 1^2 + (-7) \times 2 \times 1 \times 1 = 42 + 4 - 14 = 32$$
6. **نجمع المشتقة الزمنية والمادية:**
$$a_x = \frac{\partial V_x}{\partial t} + (\mathbf{V} \cdot \nabla) V_x = 6 \times 1 + 32 = 6 + 32 = 38$$
**النتيجة النهائية:**
$$a_x = 38$$
الإجابة الصحيحة هي (a) 38.