Страница 1 из 1

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 13:55
Ezekiel
Здравствуйте!
Дана область D: { $$\qquad x^2+y^2 \leq 2y , \qquad y\geq3/2 $$ }
Найти момент инерции плоской однородной пластинки относительно оси OX.
Переходя к полярным координатам, получаем интеграл: $$ \int \int_{D} \rho^3\sin^2\phi d\rho d\phi $$
Пределы интегрирования по $$\rho: \in \qquad 3/4 \qquad to \qquad \2\sin\phi$$
Пределы интегрирования по $$\phi: \in \qquad 0 \qquad to \qquad \pi$$
Трудности вызывает переход к полярным координатам. Ответ получается слишком большой. Помогите пожалуйста!
Изображение

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 15:04
Ian
Ezekiel писал(а):Source of the post
Здравствуйте!
Дана область D: { $$\qquad x^2+y^2 \leq 2y , \qquad y\geq3/2 $$ }
Найти момент инерции плоской однородной пластинки относительно оси OX.
...
Пределы интегрирования по $$\rho: \in \qquad 3/4 \qquad to \qquad \2\sin\phi$$
Пределы интегрирования по $$\phi: \in \qquad 0 \qquad to \qquad \pi$$
Трудности вызывает переход к полярным координатам. Ответ получается слишком большой.
Я проверил-в полярных попроще,чем в декартовых. Ho откуда пределы такие? По порядку: где центр пол.координат? И по какой формуле считать тогда квадрат расстояния от точки до ОХ?

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 15:10
path
A есть ли смысл в переходе к полярной системе координат? He проще ли остаться в декартовой и вычислить искомое значение посредством вот этого интеграла:
$$J_{yy} = 2 \int \limits_{0}^{\sqrt{3}/2} dx \int \limits_{3/2}^{1 + \sqrt{1-x^{2}}} y^{2} dy$$?

Упс, уважаемый Ian уже ответил на мой вопрос.

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 15:14
Pyotr
Удобнее расположить центр полярной системы координат в центре круга, тогда интеграл запишется так:
$$ \int \int_{D} \rho(\rho\sin{\phi}+1)^2 d\rho d\phi $$
Пределы интегрирования по $$\rho: \in \qquad 1/2 \qquad to \qquad 1$$
Пределы интегрирования по $$\phi: \in \qquad \arcsin(0.5/\rho) \qquad to \qquad \pi-\arcsin(0.5/\rho)$$

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 15:29
ALEX165
Или: $$J=2\int\limits_{3/2}^2 y^2\sqrt{1-(y-1)^2}dy$$

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 16:09
Ezekiel
Pyotr писал(а):Source of the post
Удобнее расположить центр полярной системы координат в центре круга, тогда интеграл запишется так:
$$ \int \int_{D} \rho(\rho\sin{\phi}+1)^2 d\rho d\phi $$
Пределы интегрирования по $$\rho: \in \qquad 1/2 \qquad to \qquad 1$$
Пределы интегрирования по $$\phi: \in \qquad \arcsin(0.5/\rho) \qquad to \qquad \pi-\arcsin(0.5/\rho)$$

Мне неочень понятно как вы получили такие пределы? Объясните пожалуйста.

Спасибо всем за ответы! Дело в том, что в задании надо решить используя полярные координаты.

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 16:27
Pyotr
Ezekiel писал(а):Source of the post
Pyotr писал(а):Source of the post
Удобнее расположить центр полярной системы координат в центре круга, тогда интеграл запишется так:
$$ \int \int_{D} \rho(\rho\sin{\phi}+1)^2 d\rho d\phi $$
Пределы интегрирования по $$\rho: \in \qquad 1/2 \qquad to \qquad 1$$
Пределы интегрирования по $$\phi: \in \qquad \arcsin(0.5/\rho) \qquad to \qquad \pi-\arcsin(0.5/\rho)$$

Мне неочень понятно как вы получили такие пределы? Объясните пожалуйста.

Спасибо всем за ответы! Дело в том, что в задании надо решить используя полярные координаты.

При расположении центра полярной системы координат в центре круга Вы имеете дело c сегментом круга, что определяет пределы по $$\rho$$ от 0.5 до 1. Разбейте мысленно всю фигуру концентрическими окружностями c небольшим шагом по радиусу. Эти окружности пересекают хорду сегмента при некотором угле, зависящем от величины радиуса по приведенной формуле. B силу симметрии задачи верхний предел можно выбрать равным $$\pi/2$$, a интеграл удвоить.

Физические приложения к двойному интегралу. Момент инерции

Добавлено: 05 дек 2009, 16:56
Ian
Pyotr правильно дает пределы,но
при перемене порядка интегрирования $$\frac{\pi}{6} \leq \phi \leq \frac{5\pi}{6}$$, $$\frac{1}{2sin {\phi}}\leq \rho \leq 1$$