Площадь в полярных координатах

Пример. Вычислить площадь фигуры, ограниченной окружностями   и .  Подпись:  
                 Рис.3.3
     

        Р е ш е н и е. Первая окружность  лежит в правой полуплоскости, проходит через полюс ,  касаясь вертикальной прямой. Вторая окружность лежит в верхней полу­плоскости,  проходит через полюс  , касаясь горизонтальной прямой. Следовательно, полюс есть точка пересечения окружностей.  Другая точка пересечения окруж­ностей В находится из уравнения ,  откуда В (arctg, ). Из рис. 3.3 видно, что искомая площадь S равна сумме площадей сегментов ОАВО и ОСВО, причем сегменты примыкают друг к другу по лучу . При этом дуга ВАО описывается концом полярного радиуса  первой окружности при , а дуга ОСВ описывается концом полярного радиуса   второй окружности при . Поэтому Следовательно, .

Задача 8.7. а) Найти координаты центра тяжести плоской однородной пластины  D, ограниченной линиями  

Решение. Считаем плотность однородной пластины  Тогда ее статические моменты относительно осей ОХ и ОУ определяются формулами: , а координаты ее центра тяжести  определяются формулами: , где  - масса однородной пластины D с плотностью   Применяя эти формулы, получаем:

,

 Тогда .

б) Доказать, что работа силы  зависит только от начального и конечного положения точки ее приложения и не зависит от формы пути. Вычислить работу при перемещении точки приложения силы из  в

Решение. Проверяем условие, достаточное для того, чтобы работа силы   по перемещению точки по дуге  не зависела от формы пути:

 ,

 , то есть .

При этом функции  непрерывны в любой односвязной области D, содержащей

Тогда, для вычисления работы А = находим криволинейный интеграл 2-го рода

 В силу независимости этого интеграла от пути интегрирования вычислим его вдоль ломаной   где точка :

Тогда

При вычислении криволинейного интеграла 2-го рода по  меняется от 0 до 1,  а при вычислении аналогичного интеграла по  а  меняется от 0 до 1.

 

Метод интегрирования по частям Эта формула чаще всего применяется тогда, когда под интегралом имеется произведение алгебраической и трансцендентной функции Метод интегрирования по частям может применяться в одном примере несколько раз. Замечание 2. Иногда повторное интегрирование по частям приводит к уравнению искомого интеграла

Лекции. Сборник задач с решениями по физике, математике