Реферат: Приложения определенного интеграла к решению некоторых задач механики и физики

Приложения определенного интеграла к решению некоторых задач механики ифизики

1. Моменты и центры масс плоскихкривых. Если дугакривой задана уравнением y=f(x), axb, 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 иОу вычис­ляются по формулам

/>

а координаты центра масс /> и /> — по формулам

/>

где l—масса дуги, т. е.

/>

Пример 1. Найти статические моменты и моментыинерции относительно осей Ох

и Оу дуги цепной линии y=chx при 0x1.

1)Всюду в задачах, где плотность не указана, предполагается, что кривая однороднаи />=1.

◄ Имеем: />Следовательно,

/> ►

Пример 2. Найти координаты центра масс дугиокружности x=acost, y=asint, расположенной в первой четверти.

◄ Имеем: />

Отсюда получаем:

В приложениях часто оказывается полезной следующая

Теорема Гульдена. Площадь поверхности, образованнойвращением дуги плоской кривой вокруг оси, лежащей в плоскости ду­ги и ее непересекающей, равна произведению длины дуги на длину окружности, описываемой еецентром масс.

 Пример 3.Найти координаты центра масс полуокружности />

◄Вследствие симметрии />. При вращении полуокружности вок­ругоси Ох получается сфера, площадь поверхности которой равна />, а длина полуокружности равна па. По теореме Гульденаимеем />

Отсюда />, т.е. центр масс C имеет координаты C/>.

2. Физические задачи. Некоторые применения определенногоинтеграла при решении физических задач иллюстрируются ниже в примерах 4—7.

Пример 4. Скорость прямолинейного движениятела выражает­ся формулой /> (м/с). Найти путь, пройденный теломза 5 секунд от начала движения.

◄ Так как путь, пройденныйтелом со скоростью />(t) за отрезок времени [t1,t2], выражается интегралом

/>

то имеем:

/> ►

Пример 5. Какую работу необходимо затратитьдля того, чтобы тело массы mподнять с поверхности Земли, радиус которой R, на высоту /i?Чему равна работа, если тело удаляется в беско­нечность?

<4| Работа переменной силы / (#),действующей вдоль оси Ох на от­резке [а, Ь], выражается интегралом

еще рефераты
Еще работы по математике