ВУЗы и колледжи

Определить центр тяжести сложной фигуры

Определить центр тяжести сложной фигуры, с подробным решением
Центр тяжести квадрата 80х80 находится в пересечении диагоналей квадрата (точка (40, 40), если считать от нижнего левого угла, т.е. x = y = 40).
У квадрата есть две выемки: квадрат 30х30 в правом верхнем углу и полукруг радиусом 30, касающийся правой стороны (с центром в точке (50, 0), т.е. x = 50, y = 0).
Центр тяжести квадрата 30х30 находится в точке (65, 65) (x = y = 65).
Центр тяжести полукруга находится в точке x = 50 (т.к. симметрия), y = 4R / 3π (если мне склероз не изменяет). Т.е. y = 40 / π, приблизительно 13.

Далее рассматриваем фигуру из трёх материальных точек:
(40, 40) массой 80*80 = 6400
(65, 65) массой -30*30 = -900
(50, 40 / π) массой -π*R^2/2 = -450*π
(у последних двух масса отрицательная, так как мы их "вынули" из цельного квадрата)

Её центр тяжести вычисляем по формуле:
 xc = (40*6400 - 65*900 - 50*450*π) / (6400 - 900 - 450*π)
yc = (40*6400 - 65*900 - 40/π*450*π) / (6400 - 900 - 450*π)

Упрощаем формулу:
 xc = (197500 - 22500*π) / (5500 - 450*π) 
yc = (197500 - 18000) / (5500 - 450*π) = 179500 / (5500 - 450*π)

Сокращаем на 50:
 xc = (3950 - 450*π) / (110 - 9*π) 
yc = 3590 / (110 - 9*π)

Дальше считаете на калькуляторе с любой нужной вам точностью.
π = 3.1415926535897932384626433832795

Навскидку, должна получиться точка примерно (31, 42), но в ответе надо точнее посчитать.
Н*
Наталья *
87 571
Лучший ответ
Наталья Кулик 31 да, а второй почти 44.
Наталья * Ну, это норм. Я для проверки прикинул примерно. А если б вместо 44 вышло что-то вроде 20 или 60, то надо было бы разбираться, где ошибка.
Наталья * Ещё одна проверка на здравый смысл: квадрат 30х30 меньше полукруга, поэтому общий центр тяжести должен съехать вверх (сверху вынули меньше => верхняя половина тяжелее). По горизонтали - из правой части вынули целый квадрат и большую часть полукруга, значит, центр тяжести должен съехать влево.
Значит, x < 40, y > 40. Так и получилось.
Наталья * Да, всегда нужен второй, более простой, путь вычислений, пусть и приближённых, чтобы провалидировать результат. Т.к. по сложному пути легко ошибиться.
На сколько подробным? Фотка ниже для вас манускрипт Войнича или подробностей хватит?
Наталья Кулик
Наталья Кулик
91 919
Ержан Байжаркинов Пойдёт наверное
Наталья Кулик В Автокаде это можно легко проверить, начертив фигуру замкнутой полилинией.
Наталья Кулик Модераторы! Ну что за фигня у вас опять!!!! Куда мои таблицы делись????
Вырезать фигуру из листового материала. Последовательно подвесить за три разных точки (угла). Провести перпендикуляры от точек подвеса к поверхности земли. Точка пересечения перпендикуляров даст центр тяжести фигуры.
Наталья Кулик Конечно практическая вещь дело нужное, но сейчас, при наличии Автокада, это вобще не проблема, начертили фигуру, включили нужную мету и вуоля.