Естественные науки

Задачка (не школа, для тех, кто хочет потренировать мозги) . Есть половина кольца. Найти центр тяжести.

Даны: радиусы R и r.
Приветствуется, красивое решение. (Оно есть, почти устное! )
Так уж вышло, что я это решение тоже знаю.

Повернём полукольцо вокруг диаметра, соединяющего его концы - получим полый шар с объёмом: V = 4π(R³-r³)/3.И объём этот равен произведению площади полукольца на длину пути его центра тяжести: V = [π(R²-r²)/2]*[2πx].

Отсюда весело и непринуждённо находим требуемый x.
Валерий Афанасьев
Валерий Афанасьев
97 355
Лучший ответ
Игорь Солодовников хотел задать что-то обратное типа "Роют тоннель специальным проходческим щитов, центр его движется по кривой (задать кривую покривее, но с известной длиной) , найти объем тоннеля"
Светлана Копылова Мда... Никогда не давалась геометрия, а алгебра шла стабильно.
У обычного кольца центр тяжести находится в центре.
Думаю, что у половины он сместится. Сместится в середину половины кольца, либо, чуть ближе к центру (не прям на окружности) т. е на оси симметрии
Ольга Danetka
Ольга Danetka
75 069
Игорь Солодовников естественно, центр масс не будет на краю полукольца, а будет где-то в дырке. Но вот где именно?

Есть одна хоршая теорема на этот счет.. .
Алексей Смирнов Пока вы используя Разум, искали решение, я нарезал кружков и выяснилось, что ЦТ находится в одной и той же точке, независимо от малого радиуса.
Так что малый радиус не нужен
Я бы подумал. Но случилось так, что я это решение просто знаю.. .

Очевидно, что ЦМ лежит на прямой, перпендикулярной стягивающему диаметру.

Теперь проведем мысленный экперимент: закрепив центр стягивающего диаметра, "качнем" его на малый угол da, и определим изменение момента инерции. С одной стороны, он выражается через "торчащий краешек", как 2mRda/pi, с другой - через перемещение ЦМ, как mhsina (h-расстояние от центра стягивающей до ЦМ) . При малом a mhsina = mha

Итого 2mRda/pi = mha => h = 2R/pi
Инна Трошкова
Инна Трошкова
24 280
Игорь Солодовников новое решение!
Игорь Солодовников а что-то не сходится.
Александр Арямов Абсолютно правильно.
Для полукруга табличное значение смещение относительно центра YR=4R/(3 Pi)
YR Yr YRr это ординатs центрjd тяжести, а не произведение Y на R

Дальше пальцы размять
(R^2*YR) -(r^2*Yr)=YRr(R^2-r^2)
YRr=4/(3*Pi) *(R^3-r^3)/(R^2-r^2)
ну или 4/(3*Pi)*(R^2+R*r+r^2)/(R+r)

проверим для r-->R получим значение для центра масс полуокружности (обода) Y=2R/Pi ну это тоже можно найти в табличных значениях.

Поиск решения без интегралов для полукруга и полуокружности оставляю для любопытствующих,
используется в решении, бездоказательно для студентов-механиков, Вторая теорема Паппа — Гульдина
Объём тела, образованного вращением плоской фигуры вокруг оси, расположенной в той же плоскости и не пересекающей фигуру, равен площади фигуры, умноженной на длину окружности, радиусом которой служит расстояние от оси вращения до барицентра фигуры
А я вспоминал. Но в комментах уже было, от Дяди Мити.
Валерий Афанасьев Да, всё верно.
Я этой теоремой (не зная даже названия) в школе пользовался.
Как-то не ладилось у меня с интегралами тогда.
Рина , ТОЛЬКО КОММЕНТИРУЕМ? БЕРЕЖЁМ СВОЙ ДУТЫЙ КПД?
Vd I Так уж вышло, что я это решение тоже знаю.

Повернём полукольцо вокруг диаметра, соединяющего его концы - получим полый шар с объёмом: V = 4π(R³-r³)/3.И объём этот равен произведению площади полукольца на длину пути его центра тяжести: V = [π(R²-r²)/2]*[2πx].

Отсюда весело и непринуждённо находим требуемый x.
Андрей Афиногенов Привяжите ниточку, академики!
о чем речь?
Alena Fidyk
Alena Fidyk
226
Для полукруга табличное значение смещение относительно центра YR=4R/(3 Pi)
YR Yr YRr это ординатs центрjd тяжести, а не произведение Y на R

Дальше пальцы размять
(R^2*YR) -(r^2*Yr)=YRr(R^2-r^2)
YRr=4/(3*Pi) *(R^3-r^3)/(R^2-r^2)
ну или 4/(3*Pi)*(R^2+R*r+r^2)/(R+r)

проверим для r-->R получим значение для центра масс полуокружности (обода) Y=2R/Pi ну это тоже можно найти в табличных значениях.

Поиск решения без интегралов для полукруга и полуокружности оставляю для любопытствующих,
используется в решении, бездоказательно для студентов-механиков, Вторая теорема Паппа — Гульдина
Объём тела, образованного вращением плоской фигуры вокруг оси, расположенной в той же плоскости и не пересекающей фигуру, равен площади фигуры, умноженной на длину окружности, радиусом которой служит расстояние от оси вращения до барицентра фигуры
А я вспоминал. Но в комментах уже было, от Дяди Мити.
Так уж вышло, что я это решение тоже знаю.

Повернём полукольцо вокруг диаметра, соединяющего его концы - получим полый шар с объёмом: V = 4π(R³-r³)/3.И объём этот равен произведению площади полукольца на длину пути его центра тяжести: V = [π(R²-r²)/2]*[2πx].

Отсюда весело и непринуждённо находим требуемый x.
если наскорую руку то полу кальцо положить на лезвие ножа и выравнить баланс