Příklad 10

Vypočtěte těžiště  části asteroidy v I. kvadrantu

>    restart:with(student):with(plots):with(VectorCalculus):

Warning, the name changecoords has been redefined

Warning, the assigned names <,> and <|> now have a global binding

Warning, these protected names have been redefined and unprotected: *, +, ., Vector, diff, int, limit, series

Souřadnice těžiště křivky  jsou dány následujícími vztahy

>    x[T]:=M[x](gamma)/s(gamma)=
Int(y,s=gamma..``)/(Int(1,s=gamma..``));
y[T]:=M[y](gamma)/s(gamma)=
Int(x,s=gamma..``)/(Int(1,s=gamma..``));

x[T] := M[x](gamma)/s(gamma) = Int(y,s = gamma .. ``)/Int(1,s = gamma .. ``)

y[T] := M[y](gamma)/s(gamma) = Int(x,s = gamma .. ``)/Int(1,s = gamma .. ``)

Parametrické rovnice asteroidy  v I. kvadrantu jsou

>    par:=x=r*cos(t)^3,y=r*sin(t)^3,t=0..Pi/2;

par := x = r*cos(t)^3, y = r*sin(t)^3, t = 0 .. 1/2*Pi

Nakresleme graf

>    plot([cos(t)^3,sin(t)^3,t=0..2*Pi]):
plot([cos(t)^3,sin(t)^3,t=0..Pi/2],color=blue, thickness=5):
display({%,%%});

[Maple Plot]

Spočteme délku křivky

>    s=Int(1,s=gamma..``);

s = Int(1,s = gamma .. ``)

Dosazením parametrických rovnic do křivkového integrálu dostaneme

>    s:=Lineint(1,par);

s := Int((diff(r*cos(t)^3,t)^2+diff(r*sin(t)^3,t)^2)^(1/2),t = 0 .. 1/2*Pi)

Přidáme ještě podmínku pro r  a spočteme tento integrál

>    assume(r>0);

>    sv:=simplify(value(%));

sv := 3/2*r

Dále spočtěme odpovídající momenty vzhledem k souřadným osám

>    Mx:=Lineint(y,par):
My:=Lineint(x,par):

# Zadání integrálů

Určeme jejich hodnoty

>    Mxv:=simplify(value(Mx));
Myv:=simplify(value(Mx));

Mxv := 3/5*r^2

Myv := 3/5*r^2

Nakonec dosadíme do vzorců pro výpočet souřadnic těžiště

>    x[T]:=Mxv/sv;
y[T]:=Myv/sv;

x[T] := 2/5*r

y[T] := 2/5*r

Výpočet pomocí PathInt .

>    _s:=simplify(PathInt(1,[x,y] = Path(<r*cos(t)^3,r*sin(t)^3>,
t=0..Pi/2)));

_s := 3/2*r

>    _Mx:=simplify(PathInt(y,[x,y] = Path(<r*cos(t)^3,r*sin(t)^3>,
t=0..Pi/2)));

_Mx := 3/5*r^2

>    _My:=simplify(PathInt(x,[x,y] = Path(<r*cos(t)^3,r*sin(t)^3>,
t=0..Pi/2)));

_My := 3/5*r^2

>   

>   

>