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Rotationskörper und Guldinsche Regeln

Universität / Fachhochschule

Integration

Tags: Guldinsche Regel, halbkreis, Integration, Kugel, Rotationskörper, Schwerpunkt

 
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DonPapa

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04:36 Uhr, 20.01.2024

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Hallo,
Folgende Problemstellung:

- Die zweite Guldinsche Regel besagt vereinfacht, dass ich das Volumen eines Rotationskörpers über die Formel V= A*2π*R berechnen kann. Dabei ist A die rotierende Fläche, R der Radius des Kreises, welcher vom Schwerpunkt durchlaufen wird; und 2πR somit die Länge des Weges, welchen der schwerpunkt bei der Rotation zurücklegt.

- Gegeben ist die Funktion f(x)=r2-x2 (Halbkreis), welche um die x-Achse rotiert, und somit eine Kugel bildet.

-Da der Flächeninhalt des rotierenden Halbkreises bekannt ist: A=(r^2*π)/2; soll ich mithilfe der Formel die genaue Lage des Schwerpunktes bestimmen.

Wie bestimme ich den Schwerpunkt?
Bei einer Kugel müsste der Schwerpunkt im Mittelpunkt liegen - bei einem Halbkreis gilt dafür die Formel S=4r/3π - diese Formel "kenne ich allerdings noch nicht" und müsste sie ggf. herleiten falls ich sie benötigen sollte.
Wäre in diesem Fall r=R?
Wie ich unseren Prof kenne, wird es wohl eine relativ leichte Lösung geben - allerdings ist es 4 Uhr morgens und ich sehe sie einfach nicht..
MfG

Für alle, die mir helfen möchten (automatisch von OnlineMathe generiert):
"Ich bräuchte bitte einen kompletten Lösungsweg." (setzt voraus, dass der Fragesteller alle seine Lösungsversuche zur Frage hinzufügt und sich aktiv an der Problemlösung beteiligt.)
Hierzu passend bei OnlineMathe:
Kugel (Mathematischer Grundbegriff)

Online-Übungen (Übungsaufgaben) bei unterricht.de:
 
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10:15 Uhr, 20.01.2024

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f(x)=r2-x2

Schwerpunkt S(0|yS)

Es gilt :
r2π22y2π=4r3π3
yS=...

DonPapa

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10:42 Uhr, 20.01.2024

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Danke für deine Antwort! Wenn ich die Gleichung nach y auflöse erhalte ich die Formel für den Schwerpunkt im Halbkreis - soweit so gut. Allerdings habe ich noch 2 Fragen:

-Inwiefern ergibt sich aus der Funktion f(x)=r2-x2, dass S= (0,ys)?

-In der Gleichung trägt y den Index 2; ist damit ys gemeint?

MfG
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10:45 Uhr, 20.01.2024

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Natürlich yS!
DonPapa

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11:06 Uhr, 20.01.2024

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Danke.

Zitat Wikipedia: "Die beiden guldinschen Regeln, benannt nach dem Schweizer Mathematiker Paul Guldin, verkürzen Oberflächen- und Volumenberechnungen von Rotationskörpern enorm, falls sich die Linien- oder Flächenschwerpunkte der rotierenden Objekte unter Ausnutzen der Symmetrien der jeweiligen Aufgabe einfach erkennen lassen"

Kann ich argumentieren, dass der Schwerpunkt aufgrund der Symmetrie des Halbkreises auf der y-Achse liegt?
Dementsprechend wäre xs =0 ;und da R der Abstand zum Schwerpunkt ist, gibt er mir ys wenn ich in die Formel einsetze?

Wenn ja dann habe ich deinen Beitrag wohl verstanden.

MfG
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11:09 Uhr, 20.01.2024

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Korrekt !
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