บล็อคหมุนคืออะไร? คำนวณปริมาตรของของแข็งที่มีการหมุนอย่างไร?
รูปทรงตันที่มีการหมุนรอบแกนคงที่ เช่น กรวยที่มีการหมุนรอบแกน ทรงกระบอกที่มีการหมุนรอบแกน ทรงกลมที่มีการหมุนรอบแกน เป็นต้น ด้านล่างนี้คือสูตรคำนวณปริมาตรของรูปทรงตันที่มีการหมุนรอบแกน โปรดดูที่สูตรดังกล่าว
สารบัญ
ของแข็งที่หมุนได้ทั่วไป ได้แก่ ของแข็งที่หมุนได้ทรงกระบอก ของแข็งที่หมุนได้กรวย ของแข็งที่หมุนได้ทรงกลม
คำนวณปริมาตรของบล็อกวงกลมที่หมุนรอบแกน Ox
หากบล็อกวงกลมหมุนรอบแกนวัว สามารถใช้สูตรต่อไปนี้เพื่อคำนวณปริมาตรของบล็อกวงกลมที่หมุนได้:
กรณีที่ 1 : บล็อควงกลมหมุนที่สร้างโดย:
เส้น y= f(x)
แกน x y=0
x=ก; x=ข
จากนั้นสูตรในการคำนวณปริมาตรก็คือ:
กรณีที่ 2 : บล็อคหมุนถูกสร้างขึ้นโดย:
เส้น y= f(x)
เส้น y= g(x)
x=ก; x=ข
จากนั้นสูตรสำหรับคำนวณปริมาตรของของแข็งจากการหมุนจะเป็นดังนี้:
กับ
คำนวณปริมาตรของบล็อกวงกลมที่หมุนรอบแกน Oy
หากบล็อกวงกลมหมุนรอบแกน Oy สามารถใช้สูตรต่อไปนี้เพื่อคำนวณปริมาตรของบล็อกวงกลมที่หมุนได้:
กรณีที่ 1 : บล็อคหมุนถูกสร้างขึ้นโดย:
เส้น x=g(y)
แกนตั้ง (x=0)
y=ค; y=ง
จากนั้นสูตรสำหรับคำนวณปริมาตรของของแข็งจากการหมุนจะเป็นดังนี้:
กรณีที่ 2 : บล็อคหมุนถูกสร้างขึ้นโดย
เส้น x=f(y)
สมการ x=g(y)
y=ค; y=ง
แล้วปริมาตรของของแข็งจากการหมุนจะเป็นดังนี้:
กับ
ตารางสรุปสูตรการคำนวณปริมาตรของของแข็งรูปหมุน:
1. Vx ที่เกิดจากพื้นที่ S ที่หมุนรอบ Ox:
สูตรอาหาร :
2. Vx ที่เกิดจากพื้นที่ S ที่หมุนรอบ Ox:
สูตรอาหาร :
ตัวอย่างการคำนวณปริมาตรของของแข็งจากการหมุน
ตัวอย่างที่ 1:
คำนวณปริมาตรของของแข็งจากการหมุนที่ได้จากการหมุนรูประนาบที่จำกัดด้วยเส้นโค้ง y = sinx แกน x และเส้นตรงสองเส้น x=0, x=π (การวาด) รอบแกน Ox
สารละลาย
การนำสูตรในทฤษฎีบทข้างต้นมาใช้เราจะได้
ตัวอย่างที่ 2:
คำนวณปริมาตรของของแข็งจากการหมุนซึ่งได้จากการหมุนรูประนาบที่ถูกจำกัดด้วยเส้นโค้งและแกน x รอบแกน x
รางวัล:
เราเห็น:
สำหรับ x ทั้งหมด นี่จึงเป็นสมการของครึ่งวงกลมที่มีจุดศูนย์กลางคือ O และรัศมี R = A อยู่เหนือแกน Ox เมื่อหมุนรอบแกน Ox รูปร่างแบนจะสร้างเป็นทรงกลมที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ O และมีรัศมี R = A (รูป) เราก็เลยมีเสมอ
ดังนั้นด้วยปัญหาประเภทนี้ เราไม่จำเป็นต้องเขียนสูตรการอินทิเกรต แต่สามารถสรุปโดยอาศัยสูตรคำนวณปริมาตรของทรงกลมได้
ตัวอย่างที่ 3:
คำนวณปริมาตรของวัตถุที่อยู่ระหว่างระนาบสองระนาบ x = 0 และ x = 1 โดยทราบว่าหน้าตัดของวัตถุที่ตัดโดยระนาบ (P) ซึ่งตั้งฉากกับแกน Ox ณ จุดที่มีแกน x (0≤x≤1) เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าที่มีความยาวด้านสองด้านคือ x และ ln(x2+1)
รางวัล:
เนื่องจากมีหน้าตัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า พื้นที่หน้าตัดจึงเป็นดังนี้:
เรามีปริมาตรที่จะคำนวณเป็น
ตัวอย่างที่ 4: กำหนดรูปร่างระนาบที่มีขอบเขตด้วยเส้นตรง y = 3x y = x; x = 0; x = 1 หมุนรอบแกน Ox คำนวณปริมาตรของของแข็งผลลัพธ์จากการปฏิวัติ
รางวัล:
พิกัดของจุดตัดของเส้น x = 1 โดยที่ y = x และ y = 3x คือจุด C(1;1) และ B(3;1) พิกัดของจุดตัดของเส้น y = 3x กับ y = x คือ O(0;0)
ดังนั้นปริมาตรของของแข็งที่หมุนที่ต้องคำนวณคือ:
ตัวอย่างที่ 5 : กำหนดรูปร่างระนาบที่ล้อมรอบด้วยเส้นตรง y = 2x2 y2 = 4x หมุนรอบแกน Ox คำนวณปริมาตรของของแข็งผลลัพธ์จากการปฏิวัติ
รางวัล:
มีกาลเทียบเท่ากัน พิกัดของจุดตัดของเส้นตรงคือจุด O(0;0) และ A(1;2)
ดังนั้นปริมาตรของของแข็งที่หมุนที่ต้องคำนวณคือ:
สำหรับโจทย์ที่ต้องคำนวณปริมาตรของของแข็งรอบการหมุน คุณเพียงแค่ต้องใช้สูตรที่ถูกต้องสำหรับแต่ละกรณี และใส่ใจในการกำหนดขีดจำกัดเพื่อให้สามารถแก้ปัญหาได้ ขอให้โชคดี!