Приложения определенного интеграла к решению некоторых задач механики и физики
1. Моменты и центры масс плоских кривых. Если дуга кривой задана уравнением y=f(x), a≤x≤b, и имеет плотность 1) =(x), то статические моменты этой дуги Mx и My относительно координатных осей Ox и Oy равны
моменты инерции IХ и Iу относительно тех же осей Ох и Оу вычисляются по формулам
а координаты центра масс Ваи ВатАФ по формулам
где lтАФ масса дуги, т. е.
Пример 1. Найти статические моменты и моменты инерции относительно осей Ох
и Оу дуги цепной линии y=chx при 0≤x≤1.
1) Всюду в задачах, где плотность не указана, предполагается, что кривая однородна и =1.
Имеем: Следовательно,
Пример 2. Найти координаты центра масс дуги окружности x=acost, y=asint, расположенной в первой четверти.
Имеем:
Отсюда получаем:
В приложениях часто оказывается полезной следующая
Теорема Гульдена. Площадь поверхности, образованной вращением дуги плоской кривой вокруг оси, лежащей в плоскости дуги и ее не пересекающей, равна произведению длины дуги на длину окружности, описываемой ее центром масс.
ВаПример 3. Найти координаты центра масс полуокружности
Вследствие симметрии . При вращении полуокружности вокруг оси Ох получается сфера, площадь поверхности которой равна , а длина полуокружности равна па. По теореме Гульдена имеем
Отсюда , т.е. центр масс C имеет координаты C.
2. Физические задачи. Некоторые применения определенного интеграла при решении физических задач иллюстрируются ниже в примерах 4тАФ7.
Пример 4. Скорость прямолинейного движения тела выражается формулой Ва(м/с). Найти путь, пройденный телом за 5 секунд от начала движения.
Так как путь, пройденный телом со скоростью (t) за отрезок времени [t1,t2], выражается интегралом
то имеем:
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://" onclick="return false">
Вместе с этим смотрят:
10 способов решения квадратных уравнений