Физические приложения интегралов

Вычислить интеграл Задачи и примеры

Физические приложения поверхностных интегралов

Пример Найти силу притяжения между полусферой с постоянной плотностью μ0 радиусом r с центром в начале координат и точечной массой m, расположенной в начале координат.

Решение. Рассмотрим точку M(x,y,z) полусферы, которая принадлежит малому участку поверхности dS (рисунок 5). Силу притяжения между элементом поверхности dS и массой m можно записать в виде где G − гравитационная постоянная, − единичный вектор, направленный из точки O в точку M. Так как , то можно записать После интегрирования по поверхности полусферы получаем следующие выражения для компонентов силы притяжения: В сферических координатах уравнение полусферы записывается в виде где . Известно, что элемент площади для сферы равен . Тогда компоненты силы притяжения будут равны Заметим, что результат очевиден вследствие симметрии и однородности поверхности. Поэтому, результирующая сила направлена вдоль оси Oz.
Рис.5
Рис.6
Физические приложения поверхностных интегралов

Рассмотрим теперь задачи шестого типа, где предлагается привести к кано­ническому виду уравнение поверхности второго порядка с помощью теории квадратичных форм.

  Рассмотрим общее уравнение поверхности второго порядка

 

 ,

которое только при специально выбранной системе координат будет являться каноническим (простейшим) уравнением поверхности рассмотренного выше вида.

 Выпишем отдельно слагаемые второго порядка относительно координат . Они образуют так называемую квадратичную форму Ф, которую можно записать так: