Zwaartepunt ellips (die draait om as)

Moderators: ArcherBarry, Fuzzwood

Reageer
Berichten: 84

Zwaartepunt ellips (die draait om as)

Volgende opgave is gegeven:

Bereken het massamiddelpunt van het omwentelingslichaam dat ontstaat door het wentelen om de X-as van volgende vlakke figuur:
\(\frac{X²}{A²} + \frac{Y²}{B²} = 1\)
\(x=a * cos(t)\)
\(y=b * sin(t)\)
(het gaan om een ellips-deel begrensd door x=a/2 en x=a)

Afbeelding

Ik zit een beetje vast bij het opstellen van mijn integraal,

de standaardformule zegt:
\(xp = \frac{\int{xdVx}}{V}\)
Het volume heb ik gevonden op deze manier:
\(\int{\pi*(1-\frac{x^2}{a^2})b^2dx}\)
met grenzen A en A/2

Ik denk dat het bovenstaande klopt, maar ik heb hier het antwoord niet van. (omdat het een tussenstap is)

Voor de bovenste integraal van de formule op te stellen zit ik een beetje vast. Werk ik best met poolcoördinaten? of met cartesisch coördinaten?

Dit heb ik al opgesteld:
\(\int{a*cos(t) * (-ab*sin^2(t)) dt}\)
met grenzen -pi/3 tot pi/3

dus ik had als dVx gekozen = b*sin(t) d(a*cos(t))

Ik denk dat mijn fout zit bij het kiezen van mijn elementair deeltje dVx of dat ik mijn grenzen verkeerd gekozen heb. Als iemand mij op weg kan zetten hiermee..

Op internet heb ik nog niet direct een duidelijk uitleg gevonden over massamiddelpunt in combinatie met poolcoördinaten.

Alvast bedankt!

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.594

Re: Zwaartepunt ellips (die draait om as)

uit de vergelijking van de ellips volgt:
\(y=\sqrt{-\frac{b^2}{a^2}\cdot x^2 + b^2} \)
Het volume van dat donkere gedeelte waarvoor geldt dat x=a/2 tot x=a zou moeten zijn
\(V=\int_{x=a/2}^{x=a} \pi \cdot (-\frac{b^2}{a^2} \cdot x^2 + b^2) \cdot dx \)
Bereken eerst dit volume

Gebruikersavatar
Pluimdrager
Berichten: 6.594

Re: Zwaartepunt ellips (die draait om as)

Die tussenstap, daar heb je het antwoord niet van. Maar dit is toch gewoon te berekenen.

Verder klopt je standaardformule niet. Probeer dit zelf na te gaan door de eenheden uit te schrijven.

Berichten: 84

Re: Zwaartepunt ellips (die draait om as)

Heb het antwoord gevonden. Heb zelf wat lopen zoeken en ben een paar fouten tegengekomen.

Mijn volume had ik al juist van in het begin, aadkr geeft het zelfde antwoord. Achter die integraal uit te werken bekom is:
\(\frac{5}{24}\pi a b^2\)
Het bovenste deel van de breuk heb ik zo uitgerekend:
\(\int{x(\pi(1-\frac{x^2}{a^2})b^2)dx\)
met grenzen a/2 en a

achter dit uit te werken bekom ik
\(\frac{9}{64}a^2b^2\pi\)
Als ik deze twee antwoorden dan deel krijg ik als zwaartepunt voor de x-as:
\(\frac{27}{40}a\)
(en dit klopt met het antwoord van de cursus)

Reageer