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Hey, kann mir wer bitte die einzelnen Rechenschritte für b) erklären? Ich habe nicht mal einen Ansatz dafür
:(...

Aufgabe:

Sei \( K \) ein zylindrischer Körper mit der Höhe 3 (entlang der \( z \)-Achse ausgerichtet) und der Basis einer Kreisscheibe mit dem Mittelpunkt \( (0,0,0) \) und dem Radius 2. Die Massendichte \( \rho(x, y, z) \) des Körpers sei durch das Quadrat des Abstands des Punktes \( (x, y, z) \) vom Punkt \( (0,2,0) \) gegeben. Berechnen Sie mit Hilfe der Zylinderkoordinaten

\(x=r \cos (\varphi), \quad y=r \sin (\varphi), \quad z=z\)


Problem/Ansatz:

(b) die \( y_{S} \)-Komponente des Massenmittelpunkts (Schwerpunkt) \( \left(x_{S}, y_{S}, z_{S}\right) \) von \( K \).

Hinweise: \( m=\iiint_{K} \rho(x, y, z) d V \),
\( \left(x_{S}, y_{S}, z_{S}\right)=\frac{1}{m}\left(\iiint_{K} x \rho(x, y, z) d V, \iiint_{K} y \rho(x, y, z) d V, \iiint_{K} z \rho(x, y, z) d V\right) \).

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Rechenschema wie folgt. Eventuell habe ich mich beim konkreten Ergebnis vertan.

Polarkoordinaten Zylinder:

\( \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \\ \end{pmatrix} \) = \( \begin{pmatrix} r cos φ \\ r sin φ \\ z \\ \end{pmatrix} \) r € [0,2], φ € [0,2π], z € [0,3]

Masse m des Zylinders mit der Dichte \(\rho(x,y,z)\) :

m = \( \int\limits_K\rho(x,y,z)\,dV = \int\limits_K \rho(x,y,z)  r dφ  dr dz \)

\(\rho(x,y,z) = x^2+(y-2)^2+z^2 = (r cos φ)^2+(r sin φ)^2 - 4rsin φ +4 + z^2 = r^2 - 4 r sin φ +4 + z^2 \)

m = \( \int\limits_{z=0}^3 \, \int\limits_{r=0}^2 \ \int\limits_{\varphi=0}^{2\pi} (r^2 - 4 r sin φ +4 + z^2 ) r dφ  dr dz \) = 108π

xs*m = \( \int\limits_{z=0}^3 \, \int\limits_{r=0}^2 \ \int\limits_{\varphi=0}^{2\pi} r cos φ (r^2 - 4 r sin φ +4 + z^2 ) r dφ  dr dz \) = 0
ys*m = \( \int\limits_{z=0}^3 \, \int\limits_{r=0}^2 \ \int\limits_{\varphi=0}^{2\pi} r sin φ (r^2 - 4 r sin φ +4 + z^2 ) r dφ  dr dz \) = -48π

zs*m = \( \int\limits_{z=0}^3 \, \int\limits_{r=0}^2 \ \int\limits_{\varphi=0}^{2\pi} z (r^2 - 4 r sin φ +4 + z^2 ) r dφ  dr dz \) = 189π

(xy,xs,zs) = (0,-0.44,1.75)

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