求一段均匀圆柱面S:x2+y2=R2(0≤z≤h)对原点处单位质点的引力.假设该圆柱面的面密度为1.

admin2020-03-05  15

问题 求一段均匀圆柱面S:x2+y2=R2(0≤z≤h)对原点处单位质点的引力.假设该圆柱面的面密度为1.

选项

答案(Ⅰ)设引力F={Fx,Fy,Fz},由对称性知,Fx=0,Fy=0.因此只需求F沿z轴的分量Fz.如图9.31. [*] (Ⅱ)在圆柱面上任一点(x,y,z)处取一小块曲面元dS,记r={x,y,z},r=|r|=[*],则曲面元对原点处单位质点的引力dF=k.[*]dS,它沿z轴的分量为dFz=k[*]dS. (Ⅲ)圆柱面对原点单位质点的引力的z分量Fz=[*]dS. (Ⅳ)计算曲面积分.要投影到yz平面(或zx平面)来计算. 圆柱面S在yz平面的投影区域为Dyz={(y,z)|0≤z≤h,一R≤y≤R},曲面S的方程为x=[*],记S1为前半圆柱面,于是 [*]

解析
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