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半圆片重心离圆心多远

(2014-06-19 20:35:41)
标签:

圆心

半圆

微元

重心

圆片

分类: 学习

如图有一个半圆片,厚度均匀,半径为1,求半圆片的重心离开圆心的距离为多少。这个问题,我记得是在高中时,还没有学过微积分的情况下做出来的,现在学过了微积分和杠杆平衡条件后,就相对容易了,不需要再用高中的极限知识进行求解了。

半圆片重心离圆心多远

设半圆片厚度为D,密度为ρ,在离开圆心距离x处,截取一个矩形微元,微元质量为dG=2ρgD(1-x^2)^(1/2)dx。设半圆片圆心为支点,微元对支点的微力矩可以写成xdG,对x进行定积分,积分x=0至1。这些微元所积的力短和ΣG与半圆片重力与重心对圆心的力矩G·X应该是相等的,其中ΣG只要对xdG进行积分就可以了,而G·X只要根据密度表示出半圆片重力G和重心到圆心的距离X就可以了。这里只要根据这个等式,求出X(注意这里用大写的X表示,以区别x)就可以了。

具体计算等式如下:

半圆片重心离圆心多远
这个结果中有π值,结果也出乎意料的,也就是说这个半圆的重心大概在离圆心0.5左侧一些,离圆心约0.4244的位置。这个结果,可以由悬重法实践测量一下。

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