Цель работы:
Научиться определять объём тела с помощью измерительного цилиндра.
Приборы и материалы:
Измерительный цилиндр (мензурка), тела неправильной формы небольшого объёма (гайки, фарфоровые ролики, кусочки металла и др.), нитки.
Указания к работе:
1. Определите цену деления мензурки.
2. Налейте в мензурки столько воды, чтобы тело можно было полностью погрузить в воду, и измерьте её объём.
3. Опустите тело, объём которого надо измерить, в воду, удерживая его за нитку (рис. 201), и снова измерьте объём жидкости.
4. Проделайте опыты, описанные в пунктах 2 и 3, с некоторыми другими имеющимися у вас телами.
5. Результаты измерений запишите в таблицу 9.
Дополнительное задание.
Если тело неправильной формы не входить в мензурку, то его объём можно определить с помощью отливного сосуда (рис. 202). Перед измерением сосуд наполняют водой до отверстия отливной трубки. При погружении в него тела часть воды, равная объёму тела, выливается. Измерив мензуркой её объём, определяют объём погружённого в жидкость тела.
Таблица 9.
рис. 201
рис. 202
reshalka.com
ГДЗ учебник по физике 7 класс Перышкин. №4 Измерение объема тела. Номер №1
Решение
Объём тела неправильной формы точно измерить с помощью измерительных приборов нельзя. Поэтому для измерения объема воспользуемся мензуркой. Тело, полностью погружённое в жидкость, вытесняет объём жидкости, который равен объёму самого тела. Воспользуемся этим законом и найдем объёмы некоторых тел следующим образом. Нальем достаточное количество воды в мензурку, а затем погрузим полностью туда наше тело. Разница между первоначальным объёмом и объёмом жидкости, в которое погружено тело, равна объёму этого тела.
V
=
V
2
−
V
1
, где
V
2
− объём воды и тела,
V
1
− начальный объём воды в мензурке.
- Прежде чем проводить измерения физической величины с помощью измерительного прибора нужно определите цену деления его шкалы.
Для определения цены деления необходимо взять 2 соседних числа, найти их разницу (от большего отнять меньшее), а затем разделить полученное число на количество маленьких штрихов между этими числами.
На шкале цилиндра возьмём, к примеру, числа 20 и 30.
Таким образом, цена каждого деления будет равна
30
−
202
=
10
= 5 мл.
2 - В мензурку нальём столько воды, чтобы тело можно было полностью погрузить в воду. Начальный объём воды равен 70
с
м
3
- Опустим тело, объём которого надо измерить (шарик, брусок, цилиндр), в воду, удерживая его за нитку, и снова измерим объём жидкости.
Вычисления.
V
б
р
=
95
−
70
=
25с
м
3
V
ц
=
85
−
65
=
20с
м
3
V
ш
=
75
−
60
=
15с
м
3
- Результаты измерений запишем в таблицу 9.
Таблица 9.
№ опыта | Название тела | Начальный объём воды в мензурке
V 1 , с м 3 |
Объём воды и тела
V 2 , с м 3 |
Объём тела V,
с м 3 V = V 2 − 1 |
---|---|---|---|---|
1 | Брусок | 70 | 95 | 25 |
2 | Цилиндр | 65 | 85 | 20 |
3 | Шарик | 60 | 75 | 15 |
Вывод. В ходе лабораторной работы мы научились измерять объёмы тел с помощью измерительного цилиндра и выяснили, что объём тел равен разнице объёма воды, в которое погружено тело, и первоначального объёма воды.
План урока:
Вычисление объема тела с помощью интеграла
Вычисление объема тел вращения
Объем наклонной призмы
Объем пирамиды
Объем конуса
Объем шара
Шаровой сегмент
Площадь сферы
Вычисление объема тела с помощью интеграла
Пусть у нас есть произвольная фигура, расположенная между двумя параллельными плоскостями:
Как найти ее объем? Поступим следующим образом. Проведем прямую, перпендикулярную этим плоскостям. Эта прямая будет осью координат х. Пусть одна из плоскостей пересекает эту ось в точке а, а другая – в точке b. Таким образом, на координатной прямой появляется отрезок [a; b]. Далее разобьем этот отрезок на n равных отрезков, длина каждого из них будет равна величина ∆х. Обозначим концы этих отрезков как х0, х1, х2…, хn, причем точке х0 будет совпадать с точкой а, а точка хn – с точкой b. Ниже показано такое построение для n = 10:
Далее через полученные точки проведем сечения, параллельные двум плоскостям, ограничивающим фигуру. Площадь сечения, проходящую через точку с номером i, обозначим как S(xi). Эти плоскости рассекут тело на n других тел. Обозначим объем тела, заключенного между сечениями с площадями S(xi) и S(xi+1) как V(xi). Можно приближенно считать, что эти тела имеют форму прямых цилиндров (напомним, что в общем случае цилиндром необязательно считается фигура, основанием которой является круг, основание может иметь и любую другую форму). Высота всех этих цилиндров будет равна величине ∆х. Тогда объем V(xi) может быть приближенно рассчитан так:
Общий же объем исследуемой фигуры будет суммой объемов этих прямых цилиндров:
Здесь знак ∑ означает сумму i слагаемых, каждое из которых равно величине S(xi)•∆х. Ясно, что чем больше мы возьмем число n, тем точнее будет полученная нами формула. Поэтому будет увеличивать число n до бесконечности, тогда приближенная формула станет точной:
В правой части стоит предел суммы бесконечного числа слагаемых. Мы уже сталкивались с такими пределами, когда изучали определенный интеграл в курсе алгебры. Так как х0 = a, а число хn-1 при бесконечном увеличении n приближается к числу хn, то есть к b, то можно записать следующее:
Здесь S(x) – это некоторая функция, которая устанавливает зависимость между площадью сечения объемной фигуры и координатой х, указывающей расположение этого сечения. Данная формула позволяет вычислять объем с помощью интеграла.
Итак, для вычисления объема тела необходимо:
1) выбрать в пространстве какую-то удобную ось координат Ох;
2) найти площадь произвольного сечения фигуры, проходящей перпендикулярно оси Ох через некоторую координату х;
3) найти значение чисел а и b – координат сечений, ограничивающих тело в пространстве;
4) выполнить интегрирование.
Понятно, что сразу понять, как используется эта формула, тяжело. Поэтому рассмотрим простой пример.
Задание. Фигура расположена в пространстве между двумя плоскостями, перпендикулярными оси Ох, причем координаты этих сечений равны 1 и 2. Каждое сечение фигуры с координатой х является квадратом, причем его сторона равна величине 1/х. Найдите объем тела.
Решение. В данной задаче ось Ох уже проведена. Известны и числа а и b – это 1 и 2, ведь именно плоскости, проходящие через точки х =1 и х = 2, ограничивают исследуемое тело. Теперь найдем площадь произвольного сечения с координатой х. Так как оно является квадратом со стороной 1/х, то его площадь будет квадратом этой стороны:
Вычисление объема тел вращения
Телом вращения называют тело, которое может быть получено вращением какой-то плоской фигуры относительно некоторой оси вращения. Например, цилиндр получают вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон, а усеченный конус – вращением прямоугольной трапеции вокруг боковой стороны, перпендикулярной основанию.
В задачах на вычисление объемов таких тел ось координат Ох уже задана естественным образом – это ось вращения тела. Ясно, что каждое сечение тела, перпендикулярное оси вращения, будет являться кругом.
Рассмотрим случай, когда вокруг оси Ох поворачивают график некоторой функции у = f(x), ограниченный прямыми х = а и у = b. Тогда получится тело, сечениями которого являются круги, причем их радиусы будут равны величине f(x). Напомним, что площадь круга вычисляют по формуле:
Рассмотрим, как на практике используется эта формула.
Задание. Объемное тело получено вращением ветви параболы
вокруг оси Ох. Оно ограничено плоскостями х = 0 и х = 4. Каков объем такой фигуры?
Решение. Здесь пределами интегрирования, то есть числами а и b, будут 0 и 4. Используем формулу для тела вращения:
Объем наклонной призмы
Теперь, используя методы интегрирования, мы можем составить формулы для вычисления объема некоторых фигур. Начнем с треугольной наклонной призмы.
Пусть есть треугольная призма АВСА2В2С2. Проведем ось Ох так, чтобы точка О располагалась в плоскости АВС. Пусть Ох пересечет плоскость А2В2С2 в некоторой точке О2. Тогда отрезок ОО2 будет высотой призмы, ведь он окажется перпендикулярным к обоим основаниям.
Обозначим длину высоты ОО2 буквой h. Далее докажем, что всякое сечение А1В1С1 призмы, перпендикулярное оси Ох, будет равно ∆АВС. Действительно, если АВС⊥ОО2 и А1В1С1⊥ОО2, то АВС||А1В1С1. Прямые АВ и А1В1 принадлежат одной грани АВВ2А1, но не пересекаются, ведь они находятся в параллельных плоскостях. Аналогично АС||А1С1 и ВС||В1С1. Теперь посмотрим на четырехугольник АВВ1А1. АВ||A1В1 и АА1||ВВ1. Тогда АВВ1А1 по определению является параллелограммом. Это означает, что отрезки АВ и А1В1 одинаковы. Аналогично доказывается, что одинаковы отрезки АС и А1С1, а также ВС и В1С1. Но тогда одинаковы и ∆АВС и ∆А1В1С1.
Итак, площади всех сечений одинаковы и равны площади основания призмы. Обозначим ее как S. Так как S не зависит от координаты, то интегрирование будет выглядеть так:
Итак, объем треугольной наклонной призмы – это произведение площади ее основания на высоту. Теперь рассмотрим произвольную призму, в чьем основании находится n-угольник. Такой n-угольник можно разбить на треугольные призмы с общей высотой h и площадями оснований S1, S2, S3, …
Тогда площадь S основания всей призмы будет суммой этих чисел:
Задание. Основание призмы – это треугольник со сторонами 10, 10 и 12. Боковое ребро имеет длину 8 и образует с основанием угол в 60°. Вычислите объем призмы.
Решение. Пусть в основании призмы АВСА1В1С1 лежит ∆АВС со сторонами АВ = 12 и АС = ВС = 10. Его площадь можно найти разными способами, но быстрее всего применить формулу Герона. Сначала найдем полупериметр ∆АВС:
Далее надо найти высоту призмы. Опустим из точки В1 перпендикуляр В1О на плоскость АВС. Тогда в прямоугольном ∆ОВВ1 ∠В = 60° (по условию задачи и по определению угла между плоскостью и прямой). Зная длину бокового ребра ВВ1, найдем высоту ОВ1:
Объем пирамиды
Для начала рассмотрим треугольную пирамиду. Вершину пирамиды примем за начало координат точку О, а ось Ох проведем перпендикулярно основанию, причем ось будет направлена от вершины пирамиды к основанию.
Пусть ось Ох пересечет основание АВС в точке М. Тогда ОМ – это высота, чью длину мы обозначим как h.
Далее построим сечение А1В1С1, параллельное АВС. Это сечение пересечется с ОМ в точке ОМ1. Тогда ОМ1 – это координата х, характеризующая расположение сечения А1В1С1.
Осталось составить выражение для площади ∆А1В1С1. Так как АВ||A1B1, то ∠АВО и ∠А1В1О одинаковы как соответственные углы. Тогда у ∆АВО и ∆А1В1О есть два равных угла (ведь ∠АОВ у них общий), а потому эти треугольники подобны по первому признаку подобия. Это означает, что
Надо как-то найти значение коэффициента k, который, очевидно, как-то зависит от переменной х. Рассмотрим теперь ∆ОМВ и ∆ОМ1В1. Они прямоугольные, ведь ОМ перпендикулярен плоскостям этих треугольников. Также у них есть общий угол ∠ОВМ. Значит, они подобны, и поэтому
Итак, если пирамида имеет высоту h и площадь основания S, то объем пирамиды равен:
Выведенная нами формула справедлива для треугольной пирамиды. Однако если в основании пирамиды лежит произвольный многоугольник, то, разбив этот многоугольник на треугольники, мы разобьем и пирамиду на несколько треугольных пирамид. У них будет общая высота h и площади оснований S1, S2, S3…, которые в сумме составляют площадь многоугольника S.
Объем треугольных пирамид рассчитывается по выведенной нами формуле:
Задание. В основании пирамиды высотой 15 лежит квадрат со стороной 4. Вычислите ее объем.
Решение. Сначала находим площадь основания. Для этого надо сторону квадрата умножить саму на себя:
Задание. В кубе АВСDA1В1С1D1 отмечены точки Е и F – середины ребер ВС и CD соответственно. Во сколько раз объем пирамиды С1EFC меньше объема куба?
Решение. Обозначим длину ребра куба буквой а. Тогда его объем рассчитывается так:
Задание. Отрезок MN перпендикулярен плоскости пятиугольника АВСDE. Точка K, принадлежащая этой плоскости, делит отрезок MN в отношении 2:1. Во сколько раз объем пирамиды MABCDE больше объема пирамиды NABCDE?
Решение. Запишем формулы для объемов этих пирамид. При этом учтем, что MK – высота для MABCDE, а NK – это высота для NABCDE.
Далее рассмотрим такую фигуру, как усеченная пирамида. Ясно, что ее объем можно вычислить, если из объема исходной пирамиды вычесть объем отсеченной верхушки.
Снова рассмотрим пирамиду ОАВС, через которую проведено сечение А1В1С1, параллельное основанию.
Обозначим площадь нижнего основания пирамиды как S2, а площадь верхнего основания – как S1. Далее высоту усеченной пирамиды (отрезок ММ1) обозначим как h. Мы уже выяснили ранее, что основания АВС и А1В1С1 – это подобные треугольники, причем коэффициент их подобия k равен отношению высот ОМ и ОМ1. Тогда можно записать:
Далее используем основное свойство пропорции:
Далее числитель дроби мы раскладываем на множители, используя формулу разности кубов:
Задание. Основаниями усеченной пирамиды являются квадраты со сторонами 9 см и 5 см, а высота пирамиды составляет 6 см. Найдите ее объем.
Сначала вычислим площади оснований:
Объем конуса
Рассмотрим конус с высотой h и радиусом основания R. Совместим начало координат с вершиной конуса и направим ось Ох в сторону основания конуса. Тогда она пересечет основание в какой-то точке М c координатой h. Далее через точку М1 на оси Ох, имеющей координату х, проведем сечение, перпендикулярное оси Ох. Это сечение будет окружностью.
Также построим образующую ОА, которая будет проходить через сечение в точке А1. Теперь сравним ∆ОАМ и ∆ОА1М1. Они прямоугольные, и у них есть общий угол ∠АОМ. Это значит, что они подобны, и поэтому справедливо отношение:
Полученную формулу можно переписать в другом виде так, чтобы она содержала площадь основания, причем она будет похожа на аналогичную формулу для пирамиды:
Задание. Радиус конуса – 8 см, а его высота составляет 12 см. Определите его объем.
Решение. Здесь надо просто применить выведенную формулу:
Задание. В сосуде, имеющем форму перевернутого конуса, вода доходит до уровня, соответствующего 2/3 высоты сосуда. При этом ее объем составляет 192 мл. Каков объем всего сосуда?
Решение. В задаче фигурируют два конуса. Один из них – это сам сосуд, а второй – его часть, заполненная водой. При выведении формулы объема мы уже выяснили, что радиусы таких конусов пропорциональны их высотам:
Мы уже заметили, что формулы для объема пирамида и конуса идентичны. По сути, конус можно рассматривать как особый случай пирамиды, у которой в основании лежит не многоугольник, а окружность. Аналогично и усеченный конус можно считать особым случаем усеченной пирамиды, а поэтому для расчета его объема можно применять такую же формулу:
Задание. Вычислите объем усеченного конуса с высотой 9 и радиусами оснований 7 и 4.
Решение. Сначала находим площади оснований:
Объем шара
Пришло время разобраться и с таким телом, как шар. Здесь можно использовать тот же метод интегрирования, что и в случае с конусом и пирамидой. Но можно поступить и иначе – использовать выведенную нами для тел вращения формулу
Шар как раз является телом вращения. Он получается при вращении полуокружности вокруг диаметра, на который эта дуга опирается.
Напомним известное нам уравнение окружности, чей центр совпадает с началом координат:
Здесь надо уточнить, что если у получившейся функции впереди записан знак «+», то ее график соответствует полуокружности, находящейся над осью Ох. Если же используется знак «–», то получается уже нижняя полуокружность, расположенная под осью Ох:
В принципе мы можем поворачивать любую из этих полуокружностей вокруг Ох, но мы выберем верхнюю полуокружность. Заметим, что эта дуга начинается в точке х = – R и заканчивается в точке х = R, эти числа будут пределами интегрирования. Тогда объем шара равен:
Задание. Найдите объем шара с радиусом 6.
Решение. Подставляем радиус из условия в формулу:
Задание. В цилиндр вписан шар. Во сколько раз объем цилиндра больше объема такого шара?
Решение. Ясно, что так как шар вписан в цилиндр, то радиусы этих тел одинаковы. Обозначим этот радиус как R. Также ясно, что раз шар касается оснований цилиндра, то расстояние между ними (то есть высота цилиндра) равно двум радиусам шара:
Шаровой сегмент
Когда плоскость проходит через шар, она рассекает его на две фигуры, которые именуются шаровым сегментом. Если из центра шара О провести радиус ОА длиной R в направлении плоскости сечения, который перпендикулярен этой плоскости, то он пересечет ее какой-то точке В. Длину отрезка АВ называют высотой шарового сегмента и обозначают буквой h:
Ясно, что при этом отрезок ОВ – это расстояние от секущей плоскости (или от основания сегмента) до центра шара, причем этот отрезок имеет длину R –h.
Можно считать, что шаровой сегмент, как и шар, получается при вращении дуги окружности вокруг оси Ох. Однако если сам шар при этом ограничен плоскостями x = R и х = – R, то сегмент ограничен другими плоскостями: х = R и х = R – h. Это значит, что его объем можно вычислить с помощью интеграла также, как и объем шара, отличаться будет лишь нижний предел интегрирования:
Заметим, что шар можно рассматривать как шаровой сегмент, чья высота вдвое больше его радиуса. И действительно, если в выведенную формулу мы подставим значение h = 2R, то получим уже известную нам формулу объема шара.
Задание. Найдите объем шарового сегмента высотой 6, если он отсечен от шара радиусом 15.
Решение. Используем выведенную формулу:
Задание. Диаметр шара разделили на три равных отрезка. Через концы этих отрезков провели секущие плоскости, перпендикулярные диаметру. Чему равен объем тела, заключенного между этими двумя плоскостями (оно называется шаровым слоем), если радиус шара обозначен буквой R?
Решение. Ясно, что для вычисления объема шарового слоя достаточно вычесть из объема шара объемы двух шаровых сегментов, образующихся при проведении секущих плоскостей. Так как они разделили диаметр на три одинаковых отрезка, то высота этих сегментов будет в три раза меньше диаметра шара:
Площадь сферы
В предыдущих уроках мы уже узнали формулу для вычисления площади сферы, однако тогда мы ее не доказывали. Однако теперь мы можем ее доказать, используя формулу объема шара. Но сначала напомним саму формулу:
Впишем сферу в многогранник с n гранями. Ясно, что расстояние от граней этого многогранника до центра сферы равно радиусы сферы R. Далее построим пирамиды, чьи вершины находятся в центре сферы, а основания – это грани многогранника. Заметим, что такие пирамиды будут иметь одинаковые высоты длиной R.
Обозначим площади граней многогранника как S1, S2, S3,…Sn. Тогда объемы пирамид, построенных на этих гранях, вычисляются так:
Заметим, что в сумме эти объемы дают объем всего многогранника, а сумма площадей S1, S2, S3,…Sn – это площадь всей его поверхности. Тогда можно записать:
Теперь начнем неограниченно уменьшать размеры граней многогранника. Тогда число n будет расти, объем многогранника будет приближаться к объему шара, а площадь многогранника – к площади к сфере. Тогда и доказанное равенство можно будет записать так:
Задание. Необходимо изготовить закрытый сосуд с заранее заданным объемом V. Предлагается два варианта формы этого сосуда – шар и куб. Так как поверхность сосуда покрывается очень дорогой краской, то необходимо выбрать вариант с меньшей площадью поверхности. Какую форму для сосуда следует выбрать?
Решение. Обозначим радиус шара как R, а ребро куба как а. Тогда можно записать:
Теперь надо выяснить, какое из полученных значений больше. Для этого поделим площадь куба на площадь сферы. Если получится число, большее единицы, то площадь куба больше:
Получившееся число больше единицы, ведь 6 больше числа π, равного 3,1415926… Значит, и площадь куба больше, а потому необходимо выбрать сосуд, имеющий форму шара.
Ответ: шар.
Примечание. Более сложными математическими методами можно доказать, что если второй сосуд имеет не форму куба, а вообще любую форму, отличную от шара, то всё равно следует выбирать именно сосуд в форме шара. То есть из всех поверхностей, ограничивающих определенный объем, именно сфера имеет наименьшую площадь. Этот факт имеет и физическое следствие – капли дождя и мыльные пузыри стремятся принять форму шара, также как и любые жидкости, находящиеся в невесомости.
Итак, мы научились вычислять объемы таких тел, как конус, пирамида, шар, призма. Также помощью интегрирования можно находить объемы и ещё более сложных тел, если мы можем составить функцию, описывающую площадь их сечения.
Как найти объем тела?
Объем (V) физического тела любой формы можно определить, если знать его массу (m) и среднюю плотность материала (p) — эти две величины надо перемножить: V=m∗p.
Как найти объем с помощью воды?
V = πr2h, где π ≈ 3,14; r – радиус цилиндра; h – расстояние между двумя метками. Посредством этой формулы вы вычислите объем вытесненной воды, а значит и объем тела.
Как найти объем по весу?
Вес можно рассчитать по формуле: m=V*p, где р – плотность, V – объем материала. Например, 10 м3 речного песка весят 13 тонн. Если известна масса материала, то объем можно узнать по формуле: V = m/ p.
Чему равен объем погруженной части тела?
= m ⋅ g = ρ тела ⋅ V всего тела ⏟ ∥ m ⋅ g . Отношение объёма погруженной части тела к полному объёму тела равно отношению плотности тела к плотности жидкости.
Как найти объем в физике 7 класс?
Объём тела вычисляют по формулам: Для прямоугольного параллелепипеда: объём = длина ⋅ ширина ⋅ высота . Если длина равна l 1 , ширина l 2 , высота l 3 , тогда объём будет V = l 1 ⋅ l 2 ⋅ l 3 .
Как найти массу тела по его весу?
Получится m = P/g. Подставьте известные значения: m = 549/9,8 = 56 кг. Вы решили задачу. Ответ: масса тела, которое весит 549 Н (на поверхности Земли) равна 56 кг, или m = 56 кг.
Как определить объем погруженного тела?
Согласно закону Архимеда, объем тела, погруженного в воду равен объему вытесненной им воды. Чтобы определить таким образом объем цилиндра, нужно взять мерный стакан с водой со шкалой объема. Определить по шкале первоначальный объем воды — V1. Затем погружаем цилиндр в воду и отмечаем объем воды после погружения — V2.
Как найти вес и массу?
1 Часть 1 из 4: Вычисление веса
- Так как вес является силой, X Источник информации эту формулу можно записать и как F = mg.
- P или F — соответственно, вес или сила (измеряется в ньютонах, Н).
- m — масса тела (измеряется в килограммах, кг).
- g — ускорение свободного падения (измеряется в метрах на секунду в квадрате, м/с2).
Как найти вес жидкости формула?
Вес тела направлен вниз. Архимедова сила: F А = m ж ⋅ g . Сила направлена вверх. Вес тела в жидкости: P 1 = P − F А = mg − m ж g .
Что такое выталкивающая сила 4 класс?
На тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу жидкости или газа в объёме погружённой части тела. Эта выталкивающая сила и называется силой Архимеда. У нас вы сможете учиться в удобном темпе, делать упор на любимые предметы и общаться со сверстниками по всему миру.
Чему равна выталкивающая сила?
Закон Архимеда: Выталкивающая сила равна силе тяжести жидкости (или газа) вытесненной телом.
Как определить объем 7 класс?
Объём тела вычисляют по формулам: Для прямоугольного параллелепипеда: объём = длина ⋅ ширина ⋅ высота . Если длина равна l 1 , ширина l 2 , высота l 3 , тогда объём будет V = l 1 ⋅ l 2 ⋅ l 3 .
Как найти объем по формуле?
Для вычисления объема прямоугольных фигур (прямоугольный параллелепипед, куб) используйте формулу: объем = L × W × H (длину умножить на ширину умножить на высоту). Эту формулу можно рассматривать как произведение площади поверхности одной из граней фигуры на ребро, перпендикулярное этой грани. = 30.
Как найти вес подвижного тела?
P=m(g-a) — вес тела в случае, когда вектор ускорения совпадает по направлению с вектором ускорения свободного падения. В этом случае сила веса по модулю меньше силы тяжести.
Как найти массу зная вес и объём?
Исходя из определения, d=m/V, гдеm – масса предмета (кг),V — его объем (м3). Как видно из формулы, плотность вещества – это масса единицы его объема. 3.
Как найти объем цилиндра?
Чтобы определить объем цилиндра по радиусу, необходимо произвести расчет по формуле:
- V = π·r²·h.
- π — константа равная (3.14);
В чем измеряется объем?
Объём | |
---|---|
Размерность | L3 |
Единицы измерения | |
СИ | м3 |
СГС | см3 |
Долго жмите на любое свободное место на рабочем столе. Внизу экрана появится несколько иконок, среди которых будут «Виджеты». Нажмите туда, пролистайте варианты снизу, найдите виджеты «Google», ещё раз нажмите на них и выберите поисковую строку.
Как найти объем через массу и толщину?
Смотря что известно о теле, объем которого вы хотите вычислить.
- Зная массу и плотность V = m/ρ, где m — масса, а ρ — плотность
- Для геометрических фигур, например куб V = a^3 перемножить три стороны, а для цилиндра V = S*H площадь основания помножить на высоту
Как найти объем с помощью толщины?
Объем = Площадь х Толщина.
Как найти объем по площади и высоте?
Математически корректный ответ — взять интеграл по площади комнаты (от 0 до 2,5 метров) , наиболее популярный — умножить площадь комнаты на её высоту. Площадь умножить на высоту. 2,5 х 20 =50 куб. м.
Как найти массу зная плотность и толщину?
То есть воспользуйтесь формулой: m = V / ρ, где:V – объем, ρ – плотность, V – объем. Перед расчетом массы приведите все единицы измерения в одну систему, например, в интернациональную систему измерения (СИ).
Как выразить массу через площадь?
Массу ( m ) делим на ( p ) плотность. Получаем ( v )объём, ( v ) объем делим на ( h ) высоту , получаем ( S ) площадь.
Как найти объем по длине ширине и высоте?
Как уже упоминалось, формула расчета объема выглядит следующим образом: V = Длина x Ширина x Высота; поэтому для получения объема необходимо просто перемножить все три стороны.
Как найти объем в физике Зная длину ширину и высоту?
Формулой это можно выразить так: V = a*b*c, где a, b и с — это параметры. Для большей наглядности можно рассмотреть пример: Имеется прямоугольный параллелепипед, площадь основания которого равна 42 см², а его высота составляет 15 см, требуется найти объем исходной фигуры.
Какая формула объема куба?
Куб – это геометрическая фигура, которая представляет собой правильный многогранник, где каждая его грань является квадратом. Объем куба можно вычислить, зная только значение длины его ребра. Так как все его ребра между собой равны. Говоря проще объем куба приравнивается кубу длины его ребра.
Как вычислить массу зная площадь и плотность?
Нужна плотность вещества. Плотность умноженная на объем (площадь умноженная на высоту) и даст массу.
Как найти массу тела в физике?
Чтобы найти массу тела нежно его плотность умножить на объем. Чтобы найти объем тела, нужно его массу разделить на плотность.
Вычисление объемов тел с помощью интеграла.
- Авторы
- Руководители
- Файлы работы
- Наградные документы
Самижонов Боймирзо Нарзулло угли 1Ризаева Г.Ф. 1
1Академический лицей Международного Вестминстерского университета в Ташкенте
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке “Файлы работы” в формате PDF
I ВВЕДЕНИЕ
Объект исследования: объем тел.
Предмет исследования: вычисление объема тел с помощью интеграла.
Цель работы: рассмотреть методы и подхода для нахождения объема тел с помощью интеграла, изучить достоинства и недостатки каждого из них.
Задачи:
ознакомиться с основными понятиями и ее свойствами;
выделить основные методы для вычисления объема тел с помощью интеграла;
Методы исследования:
метод сравнительного анализа (аналитические средства для вычисления объемов тел с помощью интеграла);
анализ литературы и информационного материала;
метод классифицирования;
изучение и обобщение сведений;
Актуальность работы: Вычисление объема с помощью интеграла пространственных тел является объектом изучения в алгебраической геометрии и находят свое применение как в самой математике, так и в жизнедеятельности человека. Они часто используются в самых разнообразных исследованиях, упрощает нахождения объема нестандартных тел, находят широкое применение в программировании 3D-графики и компьютерных играх и др.
II ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Первообразная для данной функции является такая функции , производная которого равна на всей области определения . То есть:
Интеграл— характеризуется как аналог суммы бесконечного количества малых слагаемых.
Интегрирование – процесс нахождения первообразной.
Неопределенный интеграл – это совокупность всех первообразных данной функции. Задается следующим видом:
, где C – произвольная постоянная.
Определенный интеграл — это неопределенный интеграл на заданном промежутке. Общий вид:
,
где C – произвольная постоянная; a и b – границы интеграла.
Формула Ньютона-Лейбница представляет собой разность первообразных границ, то есть:
, где a и b – границы интеграла.
Замечание! f(x) должна быть определена и непрерывна на отрезке [a, b].
Кратные интегралы – такое множество интегралов с n ≥ 2, где n – количество переменных в интеграле. Примером могут послужить двойные:
и тройные интегралы:
III ТЕЛА, ОБРАЗОВАННЫЕ ВРАЩЕНИЕМ ВОКРУГ ОСИ ОХ
Объемные тела, образованные при вращении фигуры или кривой вокруг оси OX являются телами вращения.
Тела, образованные вращением вокруг оси x фигуры ограничиваются:
графиком функции на интервале [a; b];
осью ОХ;
прямым ;
прямым .
Формула нахождения объема тел, образованные вращением вокруг оси OX:
[a; b] – нижний и верхний предел, где определена функция ;
Пример: Вычислить объемы фигур, образованных вращением площадей вокруг оси OX, ограниченных указанными линиями: ; ; .
Решение:
Для вычисления объема нам необходимо найти:
Пределы интегрирования. В данном случае, нижний предел равен 0 и верхний предел равен 4, т.е. a = 0, b = 4;
Выражаем основную функцию: ;
Подставляем значения в формулу ;
Решаем интеграл .
Ответ:
IV ТЕЛА, ОБРАЗОВАННЫЕ ВРАЩЕНИЕМ ВОКРУГ ОСИ ОY
Объемные тела, образованные при вращении фигуры или кривой вокруг оси OY являются телами вращения.
Тела, образованные вращением вокруг оси x фигуры ограничиваются:
графиком функции на интервале [a; b];
осью ОX или осью OY;
прямым ;
прямым .
Формула нахождения объема тел, образованные вращением вокруг оси OY(если тело ограничена осью абсцисс):
[a; b] – нижний и верхний предел, где определена функция ;
Формула нахождения объема тел, образованные вращением вокруг оси OY(если тело ограничена осью ординат):
[a; b] – нижний и верхний предел, где определена функция ;
Пример: Вычислить объём тела, образованного вращением вокруг оси OY фигуры, ограниченной линиями: ; ; .
Решение:
Для решения данного примера нам необходимо найти:
Находим пределы интегрирования. Нижний предел равен 0 и верхний предел равен , т.е. a = 0, b = ;
Проверяем ограниченность тела по абсциссе или по ординате для выбора нужной формулы;
Выражаем x из функции ;
Подставляем значения в формулу ;
Решаем интеграл .
Ответ:
V НАХОЖДЕНИЕ ОБЪЕМА ОГРАНИЧЕННЫХ ТЕЛ
Если фигура ограничена кривыми и и прямыми и , то формулы для тел вращения вокруг оси примут вид:
где 0 ≤ ≤ , а [a; b] – нижний и верхний пределы интеграла
Пример: Найти объём тела, образованного вращением вокруг оси абсцисс (Ox) фигуры, заключённой между параболами и .
Решение:
Искомый объем можно представить как разницу объемов тел, вращением двух криволинейных трапеций: ABCDE и ABFDE.
Находим пределы интегрирования, по графику можно заметить, что они находятся в точках B и D, т.е. точки пересечения парабол. Отсюда, и ;
Вычислим разницу объемов, полученных вращением двух парабол:
Ответ:
VI ОБЪЕМ ТЕЛА В ДЕКАРТОВОМ СИСТЕМЕ КООРДИНАТ
Декартовая система координат – наиболее простая и удобная система координат, что является причиной широкого использования. По-другому называют еще прямоугольной системой координат. Основная сложность при нахождении объема в декартовом системе координат – это кратные интегралы, если быть точнее тройные.
Общий вид тройных интегралов записывается таким образом:
где D – область интегрирования; f(x, y ,z) – функция с тремя переменными; dxdydz – произведение дифференциалов.
Вычислить интеграл это значит найти численное значение равное объему тела в заданной области или же:
где С = const (константа).
Для простоты, dxdydz можно воспринимать как произведение длины, ширины и высоты, которая стремится бесконечно малому значению. А результатом будет являться сумма бесконечно большого количества бесконечно малых значений.
Алгоритм решения тройных интегралов:
Определить область интегрирования;
Подстановка значений в формулу: V = ;
Изобразить проекцию или само тело.
Нахождение порядка обхода;
Переход к повторным интегралам.
Вычисление объема.
IX ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Объем тел с помощью интегралов являясь неотъемлемой частью изучения алгебраической геометрии, необходимы к применению в различных сферах. Помимо их практического применения при решении различных математических примеров и задач, использовании их в программировании, они играют роль в формирование умения выделять главное, развивают логическое мышление, внимание и память.
X СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Виноградов И.М. «Интеграл. Математическая энциклопедия», 1977год
Фролов С.В., Шостак Р.Я. «Курс высшей математики», 1973год
Мышкис А.Д. Лекции по высшей математике «Наука», 1969
Демидович Б.П. Сборник задач и упражнений по математическому анализу «Наука», 1977год
Просмотров работы: 475