Определение координат центра массы тела, объема, площади, линии
в интегральной форме
До этого было
рассмотрено определение координат центра массы однородных тел, в которых
удельный вес - это величина постоянная (
). Теперь рассмотрим определение этих
координат для неоднородного твердого тела.
Пусть есть
неоднородное тело произвольной формы (рис.6). Разобьем его на элементарных элементов и выделим из
них один k-й элемент. Обозначим его массу через
. Пусть
,
и
-
координаты центра массы k-того элемента. Подставим в формулы координат центра
массы тела (13) значения массы элемента
,
получим
,
,
. (26)
Точка приложения
силы находится в середине элемента. Для
точного нахождения точек приложения этих сил необходимо, чтобы объем каждого
элемента n стремился к нулю, а число элементов неограниченно
увеличивалось, то есть n
∞.
А поэтому необходимо, чтобы суммы выражений (26) рассматривались в пределах
границ. А именно
,
,
, (27)
где Q - масса всего тела.
Как известно,
границы пределов, которые есть в числителе выражений (27), не зависят от выбора
точек приложения сил и представляют собой
интегралы, которые распространены по всему объему тела, то есть
,
,
(28)
.
Теперь, если подставить выражения (28) в (27), окончательно получаем координаты центра массы неоднородного тела в интегральной форме
,
,
. (29)
Для однородного тела можно определить координаты центра массы объема тела в интегральной форме. Если учесть, что
=
,
(30)
где –
элемент объема тела,
а
Q=, (31)
где –
объем тела,
то, подставляя (30) и (31) в
(29) и сокращая на , получаем
,
,
.
(32)
Из формул (32) следует, что положение центра массы однородного тела не зависит от физических особенностей его материала, а зависит только от геометрической формы и размеров тела.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.