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Masa del sólido de revolución

Tengo una función de densidad $\rho(x,y,z)$ y estoy tratando de encontrar la masa de la forma parametrizada por

\begin{equation*}\textbf{r}(u,v) = (\cos(u)\cos(v), \cos(u)\sin(v), u) , \hspace{2mm} u \in (-\frac{\pi}{2}, \frac{\pi}{2}), v \in (0, 2\pi)\end{equation*}

que es el límite de un sólido de revolución de $y = \cos(z)$ cuando se gira alrededor del $z$ eje.

Creo que una forma lógica de establecer esta integral es \begin{equation} \int_{-\frac{\pi}{2}}^{\frac{\pi}{2}} \int_{-\cos(z)}^{\cos(z)} \int_{-\cos(z)}^{\cos(z)}\rho(x,y,z)dxdydz \end{equation}

Por la observación de que ambos $-\cos(z) \leq y \leq \cos(z)$ $-\cos(z) \leq x \leq \cos(z)$ mirando una parcela (he utilizado este sitio aquí )

¿Es esto correcto? También consideré usar una integral de superficie pero no pude obtener un buen vector normal ya que la parametrización no es regular o si debería haber introducido una tercera variable $t$ Una transformación de coordenadas esféricas era casi perfecta, pero el radio estaba limitado por una función trigonométrica, lo que era extremadamente complicado, y no creo que usar el teorema de la divergencia y un campo vectorial funcione bien tampoco.

Puede que acabe usando la integración numérica de todas formas, así que las integrales complicadas son aceptables, sólo que no quiero funciones trascendentales o expresiones absurdas como las que me dan las coordenadas esféricas.

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Sam Coutteau Puntos 89

Su planteamiento es correcto, salvo que su suposición de que $−cos⁡(z) \le y \le cos⁡(z) ,−cos(z) \le x \le cos(z)$ esa suposición implicaría que (x,y) está limitado por un cuadrado con lados de longitud $(2cos(z))$ . Sin embargo, lo que se quiere es que (x,y) esté delimitado por un círculo de radio $cos(z)$ .

Esto puede ser complicado si se utilizan coordenadas cartesianas para (x,y), pero la integración en un área circular con radio $R$ también puede hacerse utilizando coordenadas polares. $$\int_0^R{\int_0^{2\pi}{r\cdot f(rcos(\alpha),rsin(\alpha))d\alpha}dr}$$

Como tal, su integral se convertiría en

$$\int_{-\frac{\pi}2}^{\frac{\pi}2}{\int_0^{cos(z)}{\int_0^{2\pi}{r \cdot \rho(rcos(\alpha),rsin(\alpha),z)d\alpha}dr}dz}$$

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