1 Föreläsning IX, tillämpning av integral

Relevanta dokument
10. Tillämpningar av integraler

TATA42: Föreläsning 12 Rotationsarea, tyngdpunkter och Pappos-Guldins formler

Volum av rotationskroppar. Båglängd, rotationsytor. Adams 7.1, 7.2, 7.3

TMV151/TMV181. Fredrik Lindgren. 19 november 2013

TILLÄMPNINGAR AV INTEGRALER. VOLYMBERÄKNING.

TATA42: Föreläsning 11 Kurvlängd, area och volym

13 Generaliserade dubbelintegraler

SF1626 Flervariabelanalys Tentamen 8 juni 2011, Svar och lösningsförslag

Tillämpad Matematik I Övning 4

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Tillämpning av integraler

V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±. är begränsad i intervallet [a,b].

Några integraler. Kjell Elfström. x = f 1 (y) = arcsin y. . 1 y 2 Vi låter x och y byta roller och formulerar detta resultat som en sats: cos x = 1

Mer om generaliserad integral

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE.

Gauss och Stokes analoga satser och fältsingulariteter: källor och virvlar Mats Persson

Lösningar till uppgifter i magnetostatik

SF1625 Envariabelanalys

9. Bestämda integraler

ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM. LÄNGDEN AV EN VEKTOR. AVSTÅND MELLEN TVÅ PUNKTER. MITTPUNKT. TYNGDPUNKT. SFÄR OCH KLOT.

1 e x2. lim. x ln(1 + x) lim. 1 (1 x 2 + O(x 4 )) = lim. x 0 x 2 /2 + O(x 3 ) x 2 + O(x 4 ) = lim. 1 + O(x 2 ) = lim = x = arctan x 1

1.1 Sfäriska koordinater

19 Integralkurvor, potentialer och kurvintegraler i R 2 och R 3

Tentamen i Analys B för KB/TB (TATA09/TEN1) kl 08 13

Tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 och Modellering och simulering inom fältteori för F3, 29 augusti, 2008, kl

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

============================================================ V1. Intervallet [a,b] är ändligt, dvs gränserna a, b är reella tal och INTE ±.

Preliminär version 2 juni 2014, reservation för fel. Tentamen i matematik. Kurs: MA152G Matematisk Analys MA123G Matematisk analys för ingenjörer

ORTONORMERADE BASER I PLAN (2D) OCH RUMMET (3D) ORTONORMERAT KOORDINAT SYSTEM

Volym och dubbelintegraler över en rektangel

24 Integraler av masstyp

TATA42: Envariabelanalys 2 VT 2016

93FY51/ STN1 Elektromagnetism Tenta : svar och anvisningar

Integralen. f(x) dx exakt utan man får nöja sig med att beräkna

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är

Mängder i R n. Funktioner från R n till R p

FFM234, Klassisk fysik och vektorfält - Föreläsningsanteckningar

TATA42: Föreläsning 1 Kurvlängd, area och volym

Analys -Volym. Författarna och Bokförlaget Borken, Volym - 1

Lösningar till repetitionstentamen i EF för π3 och F3

Löpsedel: Integraler. Block 4: Integraler. Lärobok. Exempel (jfr lab) Exempel (jfr lab) Integrering i Matlab

Sats 3: Egenskaper. (a) (b) f(x) dx = 2 f(x) dx. (c) (Af(x) + Bg(x))dx. g(x) dx = A. (d) (e) Om a b och f(x) g(x) (f) Triangelolikheten: Om a b

Definition. En cirkel är mängden av de punkter i planet vars avstånd till en given punkt är (*)

Inför tentamen i Analys I och II, TNA008

Inledande kurs i matematik, avsnitt P.6. Vi ritar upp enhetscirkeln och vinkeln 2π 3.

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Tavelpresentation grupp 5E

MA2003 Tillämpad Matematik I, 7.5hp,

TATA42: Föreläsning 4 Generaliserade integraler

Lösningar till tentamen i EF för π3 och F3

SF1625 Envariabelanalys

Trigonometri. 2 Godtyckliga trianglar och enhetscirkeln 2. 3 Triangelsatserna Areasatsen Sinussatsen Kosinussatsen...

TATA42: Föreläsning 2 Rotationsarea, tyngdpunkter och Pappos-Guldins formler

f(x)dx definieras som arean av ytan som begränsas av y = f(t), y = 0, t = a och t = b, se figur.

Area([a; b] [c; d])) = (b a)(d c)

LÖSNINGAR TILL PROBLEM I KAPITEL 4. Masscentrums x-koordinat för den sammansatta kroppen är allmänt. 1 g1 2 g2 3 g3 4 g4.

Tentamen i Mekanik D, TKYY , kl 14:00-19:00

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 25/8 2015

Skriftlig tentamen i Elektromagnetisk fältteori för π3 (ETEF01) och F3 (ETE055)

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 3/6 2017

MA2003 Tillämpad Matematik I, 7.5hp,

TATA42: Tips inför tentan

MATEMATIKPROV, LÅNG LÄROKURS BESKRIVNING AV GODA SVAR

Tillämpningar av integraler: Area, skivformeln för volymberäkning, båglängd, rotationsarea, integraler och summor

Ï x: 0 Æ 1 Ì [ ] y > 0, 0 < y <1 y växande, 0 < y < 1

Appendix. De plana triangelsatserna. D c

a sin 150 sin 15 BC = BC AB 1.93 D C 39º 9.0

XIV. Elektriska strömmar

x 2 = lim x 2 x 2 x 2 x 2 x x+2 (x + 3)(x + x + 2) = lim x 2 (x + 1)

Kompletterande formelsamling i hållfasthetslära

Rotationsarea Pappos-Guldins regler Tyngdpunkt Dagens amnen 1 / 7

Föreläsning 7: Trigonometri

Dagens ämnen. Repetition: kvadratiska former och andragradskurvor Andragradsytor System av differentialekvationer

FÖRELÄSNING 3 ANALYS MN1 DISTANS HT06

6 Greens formel, Stokes sats och lite därtill

SF1625 Envariabelanalys

Uppsala Universitet Matematiska Institutionen Thomas Erlandsson

Generaliserade integraler

Användande av formler för balk på elastiskt underlag

Integraler. 1 Inledning. 2 Beräkningsmetoder. CTH/GU LABORATION 2 MVE /2013 Matematiska vetenskaper

16 Area- och volymberäkningar, areor av buktiga

Diskreta stokastiska variabler

M0043M Integralkalkyl och Linjär Algebra, H14,

Tillämpning - Ray Tracing och Bézier Ytor. TANA09 Föreläsning 3. Icke-Linjära Ekvationer. Ekvationslösning. Tillämpning.

Kursinformation Mekanik f.k. TMMI39

Derivata och integral tolkning av definitionerna med hjälp av Maxima. Per Jönsson, Malmö högskola

x = x = x = x=3 x=5 x=6 42 = 10x x + 10 = 15 x = = 20 x = 65 x + 36 = 46

Lösningsskiss för tentamen Vektorfält och klassisk fysik (FFM234 och FFM232)

Sfärisk trigonometri

Mat Grundkurs i matematik 1, del II

Magnetfälten beskrivs av följande Maxwells ekvationer

MA002X Bastermin - matematik VT16

Tyngdkraftfältet runt en (stor) massa i origo är. F(x, y, z) =C (x 2 + y 2 + z 2 ) 3 2

ENDIMENSIONELL ANALYS DELKURS A3/B kl HJÄLPMEDEL. Lösningarna skall vara försedda med ordentliga motiveringar.

Kapitel 8. Kap.8, Potentialströmning

Tentamen i ETE115 Ellära och elektronik, 4/1 2017

Om stationära flöden och Gauss sats i planet

Geometri. 4. Fyra kopior av en rätvinklig triangel kan alltid sättas ihop till en kvadrat med hål som i följande figur varför?

vara n-dimensionella vektorer. Skalärprodukten av a och b betecknas a b ) vara tvådimensionella vektorer. Skalärprodukten av a och b är

Transkript:

Föreläsning IX, tillämpning v integrl. Volym v någr kroppr.. Skiv- oc sklmetodern, m.m. Vi kn tänk oss en limp (röd) som längsledes är genomorrd v eln,. Limpn skivs i n lik tjock skivor, lltså med tjocklek : n. Vi får en uppdelning v intervllet [, ] i n lik lång (tjock) delintervll med ändpunkter j oc j, j,,..., n. Vrje skivs re är ( j ), där j är, e.vis, mittpunkten ξ j i intervllet [ j, j ]. Limpns volym är därmed pproimtivt n V (ξ j ). j Vi går direkt över till integrl oc får ekt V ()d. Vi endlr endst fllet då () är ren v en cirkelskiv. E: Betrkt kurvn y f(),. () Vi etrktr ytn, som egränss v y f(), y där. Denn yt roterr kring eln oc genererr en rottionskropp. Beräkn kroppens volym. () πf(), så volymen är då [ V π d π ] 8π. () I denn kropp orrr mn ett (cirkulärt) ål längs symmetrieln ( eln) som ålets centrum. Cylinderålet rdie är. Beräkn den återstående volymen v rottionskroppen. Hålet kommer tt gör tt rottionskroppen lir v med den del där. Vi eräknr volymen v den del som återstår: [ ] V : π d π 5π. Från en sutrerr vi volymen v cylindern, som är V c : π Sökt volym är lltså V V c 9π. d π [] π. E: Vi eräkn volymen i föregående eempel () genom tt skl kroppen i cylinderskl. Det görs nu m..p. y eln. Vi r tt f (y) y. Ett skls volym är Totl sökt volymen är dv : πy( )dy där y oc y. V π (y y )dy π ] [y y 9π. Metodern klls skiv- respektive sklmetoden.

. Yts re oc kurvlängd E: Beräkn mntelytns re v kroppen i det först eemplet (). Vi eöver en infinitesiml re d. Vi kn t kurvn y,, som sedn roters kring eln. En infintesiml del v kurvn r längden ds : + f () d. Dett ger en infinitesml rems med re (där omkretsen är πy) d πyds π ( ) + d π / + d π [(/ + ) /] π 6 ( 7 ) 7.e.. E: Vi kn också eräkn längden L v kurvn y f() genom tt r integrer L ds + d. Integrlen är lite komplicerd tt eräkn men inte elt omöjlig. E: En stroid är en kurv som ges v t (cos t, sin t), >, t π. y () Beräkn längden v stroiden. L π (d ) + dt ( dy dt ) dt π cos t sin tdt Kommentr: Längden v cirkeln med rdie är π > 6. () Beräkn ren som egränss v kurvn. Med ren som är : kvdr. g()d ( cos t( sin t)) + ( sin t(cos t)) sin t dt [cos t] π/ 6 l.e.

där kurvn i först kvdrnt eskrivs v y g(). Vi sätter y g() sin t oc cos t. Dett är en V.S. med d cos t( sin t)dt oc t gränser α π/ oc β. lltså är cos t sin tdt cos t sin t dt, v symmetriskäl. (sin t cos t) dt. Rottion oc Trögetsmoment sin t dt 8 [t cos t]π/ π 6 E: Vilken rörelseenergi r ett klot som roterr kring sin symmetriel? Vi ntr tt densiteten är konstnt ρ, rdien är R oc tt vinkelstigeten är ω. y R,y R R y koordinten i punkten (, y) uppfyller y R. En kropp med mss dm rdien r vinkelrät mot rottionseln som symmetriel r konstnt stiget v ω r, mssn dm πr dr ρ oc lltså rörelseenergin dw k dm v, där R r. Totl W k fås genom tt integrer: W k R r Nu uttrycker vi W k med klotets mss dw k 8 5 πω R 5 ρ. m ρ V ρ π R. W k ρ π R 5 R ω 5 m R ω. }{{} Trögetsmoment Dett är lltså trögetsmomentet för ett klot med konstnt densitet oc rdie R. Kommentrer Olik kroppr r olik trögetsmoment. Som övning kn mn eräkn en rk cirkulär kons trögetsmoment med konstnt densitetet.

. Smmnfttning v formler Skiv- oc sklmetoden vser rotionskropp. Skivmetoden: V V f () d Sklmetoden: ()d π ( ) f () f ()d( ) π () Kurvl ngd: p + f () d L Mntelyts re: p π f () + f () d ( ) Denn formel modifiers eroende p det specifik fllet..5 Tyngdpunkt/msscentrum m.m. T Tyngdpunktens koordint T ligger melln oc. Tyngdpunkt fo r tv klot: Vi ntr tt de tv kloten r tyngdpunkt i respektive med mssor m respektive m med tyngdpunkts T. Fo r denn koordint r det lns melln v nster oc o ger krftmoment, llts M : (T )m ( T )m M T m + m. m + m n punktmssor: Tyngdpunkt fo r n punktmsssor med vrder mss mk i punkter k, < <... < n r Pn n X k k mk T d r m mk. m k kont. utredd kropp: Eller fo r kontinuerligt utredd mss l ngs eln, : R T dm. m () E: Givet en rk cirkul r kon med rdie r oc o jd. () Ber kn konens volym uttryckt i r oc. () Givet tt konen r konstnt densitet ρ, est m koordinten fo r dess tyngdpunkt. (c) Ber kn mntelytns re. Lo sning

y r y k V () Konens volym uttryckt i r oc : Vi låter konens symmetriel vr eln. En ekvtion för en v genertrisern är y k r k : f(). M... skivmetoden (skivformeln) får vi volymen V till V π ( r k ) d πr. () Givet tt konen r konstnt densitet ρ. y koordinten för dess tyngdpunkt är y y T, p.g.. symmetri. Vi r r formeln () oc eöver gör en V.S. från m till. Vi ser m m(), d.v.s. m som funktion v där m() ρ V (). V () är volymen v konen med öjd,. Denn kon r rdie r. ltså är ( r V () π ) ρ π ( r ) oc således m m() ρ V (). Vi differentierr: Täljren i () är dm Nämnren är Således är ( r ) dm ρ π d. ( r ) ( r ρ π d ρ π ) ρ π r. m m() ρ π r. T ρ π r ρ π r d.v.s. / v öjden från ottenplttn. (c) Beräkn mntelytns re...., πy ds där y f() r oc ds + f () d. Nu är f () r. lltså är π + (r/) r d π r + r. Kommentr: Mn kn klipp upp konen längs en genertris oc få en cirkelsektor med rdie + r oc med cirkelåge πr. En sådn cirkelsektors re är just πr + r πr + r. 5

Rdie +r Cirkelsektor Cirkelåge π r Cirkelsektor med rdie + r oc cirkelåge π r. 6