книги из ГПНТБ / Зайцев И.Л. Элементы высшей математики для техникумов учебник
.pdf300 П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т Е ГР А Л А [ГЛ. XII
объемов конуса О А С и шарового сегмента АВС. При меняя формулы (2) и (5), найдем объем шарового сек
тора:  | 
	ѵ = = ^ п Р А 2- ОР +  | 
	л  | 
	•  | 
	РВ2(0В  | 
	
  | 
	
  | 
	)'  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	РВ \  | 
||
Обозначим  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	3  | 
	
  | 
||
  | 
	РВ = Н,  | 
	
  | 
	OB =  | 
	R;  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
тогда  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	OP =  | 
	R  | 
	
  | 
	— Я  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
и из  | 
	треугольника  | 
	ОАР  | 
	
  | 
	
  | 
	2  | 
	
  | 
	
  | 
	-  | 
	Я 2.  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	PA2 =  | 
	R Z - ( R -  | 
	Н)2  | 
	-  | 
	R H  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	PB,  | 
	OB,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
Подставив значения  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	OP,  | 
	РА2  | 
	в выражение  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
объема  | 
	шарового сектора,  | 
	получим:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
•о = - і я  | 
	(2RH -  | 
	Н2) (-R  | 
	- Я) +  | 
	лН2  | 
	(Я - 4 “) =  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	2  | 
	я  | 
	- } я я  | 
	2  | 
	2  | 
	+  | 
	
  | 
	
  | 
	nR2H,Я 2) =  | 
||||||
= л ( | я  | 
	
  | 
	
  | 
	- | я  | 
	я  | 
	
  | 
	| я з + я я 2- у  | 
|||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	R2H.  | 
	
  | 
	
  | 
	=  | 
	-|  | 
	6  | 
|
ООх,б ъ е м  | 
	
  | 
	АшСа р о в о г о  | 
	с л о я .  | 
	
  | 
	Шаровой слой  | 
	( )  | 
|||||||||
  | 
	
  | 
	полу  | 
|||||||||||||
чается  | 
	в  | 
	результате  | 
	
  | 
	вращения  | 
	фигуры  | 
	A C Q P  | 
	вокруг  | 
||||||||
оси  | 
	где  | 
	
  | 
	— дуга окружности с центром  | 
	в начале  | 
|||||||||||
координат  | 
	
  | 
	(рис.  | 
	134).  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
1161  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	О БЪ ЕМ Т ЕЛ А  | 
	ВРАЩ ЕН И Я  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	301  | 
||||||||||
  | 
	Положим:  | 
	
  | 
	O A =  | 
	OC =  | 
	R,  | 
	
  | 
	QC  | 
	
  | 
	
  | 
	г2,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	PA =  | 
	r{  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	— h,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	OP =  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
тогда согласно  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	PQ = H-,  | 
	
  | 
	слоя  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||
  | 
	формуле (  | 
	1  | 
	) объем  | 
	
  | 
	шарового  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	OQ  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	H+h  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	H+ h  | 
	
  | 
||
ѵ = л  | 
	. J*  | 
	y2dx = n'^  | 
	(R2 — X2)dx — n{^R2x  | 
	—  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||
  | 
	h  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||||
  | 
	OP  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	-■  | 
	% •)}—  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
— я { [ > (ff +  | 
	
  | 
	h)  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	з т  | 
	
  | 
	
  | 
	4  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||
- „ ( w +  | 
	m  | 
	- H’ + знѣ  | 
	+  | 
	
  | 
	+  | 
	
  | 
	-  | 
	« у  | 
	, +  | 
	
  | 
	- ) =  | 
	
  | 
||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||
— n  | 
	3R2ff -ff3- 3 ff2h - Sffh2- h 3+  | 
	h3  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	= nH^R2 — h2 — Hh — j fl*).  | 
|||||||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||
R 2  | 
	Но  | 
	так  | 
	как  | 
	R2 =  | 
	r\-\- h2  | 
	(из треугольника  | 
	О AP)  | 
	и  | 
||||||||||||||
=  | 
	+  | 
	{H  | 
	+  | 
	h)2  | 
	(из треугольника  | 
	OCQ),  | 
	то  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	r2  | 
	h)2,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||
или  | 
	
  | 
	
  | 
	r2+  | 
	+  | 
	h2 = r2 +  | 
	
  | 
	{H +  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	li2 = r2 +  | 
	
  | 
	H 2 +  | 
	2Hh +  | 
	h\  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||
отсюда
Hh = fг2x — r%А — Hи2
Подставив найденные значения R2, Hh в выражение объема шарового слоя, получим:
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	г2  | 
	Н2  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
v =  | 
	nH\r2 +  | 
	h.2- h  | 
	
  | 
	Гу — г2  | 
	— Н  | 
	
  | 
	
  | 
	r2  | 
	2t  | 
	_2  | 
	
  | 
	ггЗ  | 
||||
2'  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||
  | 
	пН  | 
	2гі —  | 
	Г2  | 
	+  | 
	г\  | 
	
  | 
	н 2-  | 
	т " ’ )  | 
	■ пН  | 
	+, Я  | 
||||||
=  | 
	
  | 
	
  | 
	V ,  | 
	V  | 
	
  | 
	гг Г\  | 
	+  | 
	Г 2  | 
	б ,  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	—  | 
	
  | 
	г, +2  | 
	п ■Я'  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Н  | 
|||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	•  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	V  | 
	
  | 
	ЛІІ  | 
	Г2  | 
	63  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(7)  | 
|
302  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	П Р И Л О Ж ЕН И Я  | 
	И Н Т ЕГР А Л А  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	[ГЛ. XII  | 
||||||||||||
  | 
	у  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Упражнения  | 
	у  | 
	=  | 
	—х  | 
	+  | 
	3, а: =  | 
	0,  | 
	х  | 
	= 3  | 
||||||||
  | 
	1. Фигура, ограниченная прямыми  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||||||||
и  | 
	
  | 
	= 0, вращается вокруг  | 
	оси  | 
	Ох.  | 
	Найти объем  | 
	полученного тела  | 
|||||||||||||||||||||
вращения.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	у =  | 
	
  | 
	—  | 
	и прямыми  | 
	х —  | 
	2,  | 
	х  | 
	= 3  | 
|||||||||
и  | 
	у  | 
	2. Фигура ограничена кривой  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||||||||||
  | 
	= 0. Найти объем тела, полученного  | 
	
  | 
	от  | 
	вращения  | 
	ее  | 
	вокруг  | 
|||||||||||||||||||||
оси  | 
	Ох.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	R —  | 
	
  | 
	
  | 
	см  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||
3. От  | 
	
  | 
	шара  | 
	
  | 
	радиуса  | 
	5  | 
	
  | 
	
  | 
	отсечен  | 
	
  | 
	сегмент  | 
	с высотой  | 
||||||||||||||||
h  | 
	=  | 
	2  | 
	см.  | 
	Найти объем этого сегмента.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	у  | 
	которого  | 
	
  | 
	радиус  | 
|||||||||||||||
  | 
	
  | 
	4. Найти  | 
	объем  | 
	сферического сектора,  | 
	
  | 
||||||||||||||||||||||
основания  | 
	г  | 
	=  | 
	3  | 
	см,  | 
	а радиус шара  | 
	R  | 
	=  | 
	5  | 
	см.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	с радиусами  | 
	оснований  | 
||||||||||||||||||||||
Г\  | 
	
  | 
	5. Найти  | 
	объем  | 
	сферического  | 
	
  | 
	слоя  | 
|||||||||||||||||||||
=  | 
	5  | 
	см  | 
	и  | 
	Гі  | 
	=  | 
	8  | 
	см  | 
	и высотой  | 
	h  | 
	=  | 
	3  | 
	см.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	вращения  | 
	
  | 
	вокруг  | 
||||||||
  | 
	
  | 
	6. Вывести  | 
	формулу  | 
	объема  | 
	эллипсоида  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||||||||
оси Ох.
7.Найти объем параболоида вращения, у которого диаметр основания равен 60 см, а высота равна 50 см.
8.Найти объем тела, образуемого вращением вокруг оси Ох
фигуры, ограниченной кривой  | 
	у  | 
	
  | 
	=  | 
	sin  | 
	х  | 
	
  | 
	и  | 
	прямыми  | 
	х —  | 
	0  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
и X = я .  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Ох  | 
|
9. Найти объем тела, полученного от вращения вокруг оси  | 
||||||||||||||||
фигуры,  | 
	ограниченной  | 
	осью  | 
	абсцисс  | 
|||||||||||||
и кривой:  | 
	
  | 
	2х  | 
	—  | 
	
  | 
	
  | 
	у  | 
	
  | 
	
  | 
	—  | 
	4.  | 
	
  | 
|||||
1)  | 
	у  | 
	=  | 
	
  | 
	X 2,  | 
	2)  | 
	=  | 
	X 2  | 
	
  | 
||||||||
10.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Найти  | 
	объем  | 
	тела, получен  | 
||||||||||
ного от вращения вокруг оси  | 
	Ох  | 
	фи  | 
||||||||||||||
гуры,  | 
	ограниченной  | 
	линиями:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	у  | 
	=  | 
	X 2  | 
	+  | 
	1  | 
	и  | 
	у =  | 
	2.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
§ 117. Поверхность шара и  | 
||||||||||||||||
его  | 
	частей.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	ш а р а .  | 
|||||||||
П о в е р х н о с т ь  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||||||
Покроем  | 
	всю  | 
	шаровую поверх  | 
||||||||||||||
ность  | 
	
  | 
	
  | 
	множеством  | 
	
  | 
	сфериче  | 
|||||||||||
ских  | 
	
  | 
	треугольников*).  | 
	Соеди  | 
|||||||||||||
ним прямыми линиями вершины этих треугольников ме жду собой и с центром шара. Мы получим множество пирамид, основаниями которых являются плоские тре угольники. Одна из таких пирамид изображена на рис. 135. Обозначим объем элементарной пирамиды через
*) Сферическим треугольником называется фигура, образован
ная на  | 
	сфере тремя пересекающимися  | 
	дугами большого круга.  | 
Точки пересечения этих дуг называются  | 
	вершинами треугольника,  | 
|
а дуги,  | 
	которые образуют треугольник, — его сторонами.  | 
|
§ 117]  | 
	П О В ЕРХ Н О С ТЬ Ш АРА  | 
	И  | 
	Е ГО Ч АСТЕЙ  | 
	303  | 
А У, тогда будем иметь:  | 
	(§  | 
	П5),  | 
	
  | 
|
  | 
	АУ ** j h A S  | 
	в основании,  | 
||
где AS — площадь треугольника, лежащего  | 
||||
h  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	объем шара  | 
— высота элементарной пирамиды. Пусть  | 
||||
будет Уш, а его поверхность 5. Сложив объемы всех та ких элементарных пирамид, получим приближенно объем шара, т. е.
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	2 i häS-  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	уш~ s  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
Будем  | 
	неограниченно  | 
	
  | 
	о  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
увеличивать число hтреугольников  | 
||||||||||||||
на поверхности шара,  | 
	тогда  | 
	A S  | 
	— >-0  | 
	и  | 
	- + R  | 
	(радиус  | 
||||||||
шара). В этом случае  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Js CLS =  | 
	\  | 
	R S.  | 
	(1)  | 
||||
Объем  | 
	шара, как известно [(4)  | 
	§ 116],  | 
	о  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
Заменив в равенстве  | 
	V m= - j n R 3.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	получим:  | 
|||||||||
(1) Уш его значением,  | 
||||||||||||||
откуда  | 
	
  | 
	-|-nR3 =  | 
	
  | 
	± R S ,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	2R = D  | 
	S =  | 
	4  | 
	nR2.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	R 2  | 
	(2)  | 
||||
Известно, что  | 
	
  | 
	
  | 
	(диаметр шара), отсюда  | 
	4  | 
	=  | 
|||||||||
=  | 
	D2,  | 
	поэтому  | 
	
  | 
	
  | 
	S =  | 
	nD2.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(3)  | 
||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
Формула (3) выражает поверхность шара через его диаметр.
С е г м е н т н а я п о в е р х н о с т ь . Рассуждаем так же, как и при выводе формулы шаровой поверхности. Покроем всю сегментную поверхность множеством сфе рических треугольников и их вершины соединим между собой и с центров шара прямыми линиями. Получим множество пирамид, в основании которых лежат
304  | 
	П Р И Л О Ж ЕН И Я И Н Т Е ГР А Л А  | 
	[ГЛ. XII  | 
  | 
	
  | 
плоские треугольники. Одна из таких пирамид представ лена на рис. 136. Объем элементарной пирамиды
ДѴ « у  | 
	А AS,  | 
	а A S — пло  | 
где h — высота элементарной  | 
	пирамиды,  | 
|
щадь ее основания. Будем неограниченно  | 
	увеличивать  | 
|
количество треугольников на сегментной поверхности, тогда A S —»-О, h —* R . Суммируя бесконечно малые ве
личины вида  | 
	
  | 
	с  | 
	h A S,  | 
	получим объем шарового сектора:  | 
||||||||||
V ш. сект  | 
	lim  | 
	
  | 
	°ш^. сегм  | 
	“о-  | 
	h  | 
	AS ——  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
  | 
	о  | 
	j  | 
	
  | 
	
  | 
	с  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	A S - > 0  | 
	
  | 
	
  | 
	“  | 
	
  | 
	ö  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	°ш . сегм  | 
	
  | 
||
Но"ß"  | 
	
  | 
	=  | 
	°ш . сегм  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	J  | 
	К6) § 116], следовательно,J dS=i-^Sm.cerM.=  | 
||||||||||
V m. ceKT= - ^ n  | 
	R 2H  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	о  | 
	
  | 
	-nR2H  | 
|||||
  | 
	о  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
:='  | 
	R S m.  | 
	сети»  | 
	откуда  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	2 nRH,  | 
	
  | 
	(4)  | 
|||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	S m. сегм =  | 
	-  | 
|||||||
или  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	H ,  | 
	
  | 
	гдеD  | 
	D —  | 
	диаметр  | 
	шара.  | 
|||
S m. сеги =  | 
	п DA B C  | 
	
  | 
||||||||||||
П о в е р х н о с т ь  | 
	
  | 
	ш а р о в о г о  | 
	п о я с а .  | 
	Поверхность  | 
||||||||||
шаровогоА ЕВпояса  | 
	
  | 
	CED.  | 
	
  | 
	(рис. 137) можнорассматривать  | 
||||||||||
как  | 
	разностьА ЕВ  | 
	между поверхностями двухCEDшаровых сегhu  | 
||||||||||||
ментов:  | 
	
  | 
	и  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Обозначив, высоту  | 
	шарового сег  | 
||||||
мента  | 
	через Я , шарового сегмента  | 
	— через  | 
||||||||||||
§ П8]  | 
	Л УТЬ, П Р О Й Д ЕН Н Ы Й  | 
	т е л о м  | 
	305  | 
  | 
высоту шарового слоя — через /г, получим:
'SLU.пояса == 5сеГМ- ЛЕВ 5сегм. CED ==
■2nRH —- 2nRhi = 2яR (Я — h{) = 2nRh,
*^ш.пояса  | 
	2TlRhj  | 
	(5)  | 
или 5 Ш.пояса = я Dh, где D — 2R — диаметр шара.
§ 118. Путь, пройденный телом. Путь s, пройденный телом за время t в прямолинейном движении с постоян ной скоростью ѵ, определяется по формуле
  | 
	Если  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	s — vt.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	то  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(1 )  | 
||
  | 
	тело движется неравномерно,  | 
	скорость  | 
	его  | 
|||||||||||||
меняется в зависимости vот времени  | 
	t,  | 
	т. е.  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	= f(t).  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
Чтобы найти в этом случае путь t.тела за время от  | 
	t  | 
	=  | 
	
  | 
	t\  | 
||||||||||||
  | 
	
  | 
	п  | 
||||||||||||||
до  | 
	t — t2,  | 
	разделим промёжуток  | 
	времениt  | 
	t2  | 
	—  | 
	1\  | 
	
  | 
	на  | 
||||||||
равных  | 
	и очень малых частей A  | 
	Положим, что в тече  | 
||||||||||||||
ние каждого  | 
	из промежутков времениt2 1\A  | 
	скорость  | 
	тела  | 
|||||||||||||
остается постоянной, меняясь скачком в конце каждого  | 
||||||||||||||||
промежутка  | 
	Аі1. Пусть, например,  | 
	
  | 
	—  | 
	мы разбили  | 
	
  | 
	на  | 
||||||||||
промежутки  | 
	At =  | 
	1 сек. Согласно  | 
	
  | 
	сделанному  | 
	допуще  | 
|||||||||||
нию в  | 
	первую секунду тело движется  | 
	равномерно  | 
	
  | 
	и  | 
||||||||||||
в конце  | 
	ее меняет скорость, продолжая  | 
	в течение второй  | 
||||||||||||||
секунды двигаться равномерно с полученной скоростью; затем в конце второй секунды приобретает новую ско
рость, с которой и движется  | 
	равномерно в течение  | 
третьей секунды й т. д.  | 
	f(t) At, а за время t2 tx  | 
Поэтому путь тела за время  | 
	найдется по формуле  | 
(1) и будет приближенно равен  | 
	—  | 
путь его  | 
	
  | 
it  | 
	
  | 
. Будем увеличивать число делений п, тогда At, а так же и скачки в изменении скорости в конце каждого промежутка At будут все меньше и меньше. Если п —► оо, то А^->0, а, следовательно, и f(t)At^>0. При этом условии
306  | 
	П Р И Л О Ж Е Н И Я И Н Т Е ГР А Л А  | 
	[ГЛ. XII  | 
скорость тела меняется уже не скачкообразно, а непре рывно,- и путь его будет равен:
или согласно  | 
	
  | 
	s =  | 
	lim  | 
	t,  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	
  | 
	д<-*о  | 
	
  | 
	
  | 
|||
формуле (5) § 113  | 
	tj  | 
	
  | 
|||||
s =  | 
	ДlimІ-»-0  | 
	*2  | 
	
  | 
	ti  | 
	
  | 
	s = f f{t)dt.  | 
	(2 )  | 
У  | 
	f ( 0 A/ = f f{t)dt,  | 
||||||
  | 
	
  | 
	‘I  | 
	
  | 
	и  | 
	I  | 
	»I  | 
	
  | 
П р и м е р . Скорость движения тела задана уравне нием
V = {2t2+ t) см/сек.
Найти путь, пройденный им за 6 сек от начала дви жения.
Р е ш е н и е . Согласно формуле (2) имеем:
G
*=.о|Ѵ -и>‘«=(4'з+-И|'
- | - 6 3 + Y - 6 2= 162 с м .
Уп р а ж н е н и я
1.Скорость падающего в пустоте тела определяется по формуле
V = 9,8* м/сек.
Какой путь пройдет тело за первые 10 сек падения?
2.Найти формулу пути падающего тела в пустоте, если ско рость его падения
о= gt м/сек.
3.Скорость движения тела определяется по формуле
  | 
	V —  | 
	(3*2 —  | 
	2t)  | 
	см/сек.  | 
|||
Какой путь тело пройдет за  | 
	5  | 
	сек  | 
	от  | 
	начала движения?  | 
|||
4.  | 
	Скорость движения тела  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
  | 
	о =  | 
	
  | 
	^4*— p -j  | 
	см/сек.  | 
|||
Определить путь его за третью секунду.  | 
|||||||
5.  | 
	Два тела начинают движение одновременно из одной и той  | 
||||||
же точки: одно со скоростью  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||
V = З*2 м/мин,
§ 1191-  | 
	РАБ О ТА СИЛЫ  | 
	309  | 
  | 
	
  | 
Чтобы найти значение k для нашей задачи, подста вим данные величины в уравнение, выражающее закон Гука, получим;
откуда  | 
	1 =  | 
	/е . 0,03,  | 
|
k  | 
	1  | 
	1  | 
|
  | 
	
  | 
	0,03  | 
|
Следовательно, сила, растягивающая нашу пружину,
выразится в следующемF  | 
	виде:  | 
	Хш  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	0,03  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	Ьна=  | 
|
  | 
	Так как сила начинаета =действовать на пружину,  | 
||||||||||||||
ходящуюся в состоянии покоя, то нижний предел инте  | 
|||||||||||||||
грала  | 
	в формуле  | 
	(2)  | 
	
  | 
	0,  | 
	верхний же  | 
	предел  | 
	
  | 
	
  | 
|||||||
=  | 
	0,03. Следовательно, искомая работа будет:  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
||||||||||
  | 
	0,03  | 
	1  | 
	Х аХ  | 
	\  | 
	X 2  | 
	0,03  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	о  | 
	
  | 
	,  | 
	0,03  | 
	2  | 
	о  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
|
  | 
	0,03  | 
	
  | 
	
  | 
	2  | 
	~ ~  | 
	2  | 
	=  | 
	0,015  | 
	кГм.  | 
||||||
  | 
	П р и м е р  | 
	2.  | 
	
  | 
	
  | 
	0,03  | 
	0,03г  | 
	_  | 
	0,03  | 
	
  | 
	
  | 
|||||
  | 
	В цилиндрическом  | 
	сосуде  | 
	заключен  | 
||||||||||||
атмосферный  | 
	воздух,  | 
	объем которого  | 
	Оо =  | 
	0,1  | 
	мг.  | 
	
  | 
	Ци  | 
||||||||
  | 
	
  | 
||||||||||||||
линдр помещен в среду меньшей плотности, благодаря чему воздух в цилиндре расширяется, выталкивая пор шень. Вычислить работу, совершаемую воздухом при расширении его до объема щ = 0,2 м3. (Температура воздуха поддерживается постоянной.)
Р е ш е н и е . Как известно, объем газа, помещенного в закрытый сосуд, и производимое им давление при по
стоянной  | 
	температуре связаны формулой  | 
	(закон Бой  | 
||||||
л я — Мариотта)  | 
	
  | 
	рѵ — k,  | 
	
  | 
	
  | 
	
  | 
	(3)  | 
||
где  | 
	k =  | 
	const. Для решения задачи будем  | 
||||||
  | 
	рассуждать,  | 
|||||||
как и в случае вывода формулы (  | 
	2  | 
	).  | 
	
  | 
	
  | 
||||
  | 
	По мере выталкивания поршня сила давления воз  | 
|||||||
духа на  | 
	поршень  | 
	меняется. Разобьем весь  | 
	путь движе  | 
|||||
ния поршня на  | 
	п  | 
	очень малых отрезков  | 
	Ах  | 
	и будем счи  | 
||||
  | 
	
  | 
|||||||
тать, что на каждом из этих отрезков давление воздуха
