一个高为l的柱体形贮油罐,底面是长轴为2a,短轴为2b的椭圆。现将贮油罐平放,当油罐中油面高度为3/2b时(如图),计算油的质量。(长度单位为m,质量单位为kg,油的密度为常数ρkg/m3)

admin2019-03-21  76

问题 一个高为l的柱体形贮油罐,底面是长轴为2a,短轴为2b的椭圆。现将贮油罐平放,当油罐中油面高度为3/2b时(如图),计算油的质量。(长度单位为m,质量单位为kg,油的密度为常数ρkg/m3)

选项

答案如下图,建立直角坐标系,则油罐底面椭圆方程为 [*] 图中阴影部分为油面与椭圆所围成的图形。 [*] 记S1为下半椭圆面积,则S1=1/2πab,记S2是位于x轴上方阴影部分的面积,则 S2=2a∫0b/2[*]dy, 记y=bsint,则dy=bcostdt,于是 S2=2ab∫0π/6[*]costdt=2ab∫0π/6cos2tdt=ab∫0π/6(1+cos2t)dt=ab([*])。 因此,油的质量为 (S1+S2)lρ=(1/2πab+[*])ablρ。

解析
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