ฉันจะหาช่วงเวลาที่สองของพื้นที่ของรูปสี่เหลี่ยมด้านขนานได้อย่างไร


0

ฉันจะหาช่วงเวลาที่สองของพื้นที่สี่เหลี่ยมด้านขนานดังที่แสดงได้อย่างไร

enter image description here


คุณสามารถแยกมันออกเป็นสองสามเหลี่ยมและสี่เหลี่ยมผืนผ้ากลางตอนนี้คุณรู้ว่ารูปร่างทั้งหมดมีช่วงเวลาวินาทีที่รู้จักกันในพื้นที่คุณจะต้องประเมินมันสำหรับสี่เหลี่ยมและหนึ่งในสามเหลี่ยมหนึ่งสามเหลี่ยมที่สองมีวินาทีเดียวกัน จากนั้นใช้ทฤษฎีบท Steiner (ทฤษฎีบทแกนขนาน) ฉันคิดว่ามันง่ายกว่าการประเมินอินทิกรัลเหล่านี้ทั้งหมด มันขึ้นอยู่กับคุณ.
Sam Farjamirad

@ SamFarjamirad - เป้าหมายคือเพื่อแสดงวิธีใช้อินทิกรัลเพื่อแก้ปัญหาความเฉื่อยซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้เกิดความสับสนอย่างมาก อย่างไรก็ตามคำตอบอื่น ๆ สำหรับคำถามนี้น่าสนใจ
Mark

คำตอบ:


3

ในขณะนี้สามารถแก้ไขได้โดยใช้สูตรสี่เหลี่ยมผืนผ้าและสามเหลี่ยมวิธีการทั่วไปสามารถนำมาใช้ที่จะทำงานสำหรับรูปร่างใด ๆ โดยใช้การรวม

พื้นที่จะเป็น:

$$ A = \ int ^ c_0 \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + a} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y} 1 \ : dx \: dy = ac $$

จากแหล่งกำเนิดเราประเมินช่วงเวลาแรกของพื้นที่:

$$ Q_x = \ int ^ c_0 \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + a} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y} x \ : dx \: dy = \ frac {ac (a + b)} {2} $$ $$ Q_y = \ int ^ c_0 \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + a} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y} y \ : dx \: dy = \ frac {ac ^ 2} {2} $$

จากที่นี่ centroid ของสี่เหลี่ยมด้านขนานสามารถประเมินได้เนื่องจาก $ \ overline {x} = \ frac {Q_x} {A} $ และ $ \ overline {y} = \ frac {Q_y} {A} $:

$$ \ overline {x} = \ frac {Q_x} {A} = \ frac {a + b} {2} $$ $$ \ overline {y} = \ frac {Q_y} {A} = \ frac {c} {2} $$

จากนั้นเราสามารถประเมินอินทิกรัล เราจำเป็นต้องเปลี่ยนต้นกำเนิดของเราและกำหนดขีด จำกัด ใหม่ของการรวม:

$$ c- \ overline {y} = \ frac {c} {2} $$ $$ 0- \ overline {y} = - \ frac {c} {2} $$ $$ \ frac {b} {c} y + a- \ overline {x} = \ frac {b} {c} y + \ frac {a-b} {2} $$ $$ \ frac {b} {c} y- \ overline {x} = \ frac {b} {c} y- \ frac {a + b} {2} $$

ด้วยเหตุนี้เราสามารถประเมิน $ I_ {xx} $, $ I_ {xy} $ และ $ I_ {yy} $:

$$ I_ {xx} = \ int ^ \ frac {c} {2} _ {- \ frac {c} {2}} \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + \ frac {ab} {2}} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y- \ frac {a + b} {2}} x ^ 2 \: dx \: dy = \ frac { AC (a ^ 2 + 4b ^ 2)} {12} $$ $$ I_ {xy} = \ int ^ \ frac {c} {2} _ {- \ frac {c} {2}} \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + \ frac {ab} {2}} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y- \ frac {a + b} {2}} xy \: dx \: dy = \ frac {abc ^ 2} {12} $$ $$ I_ {yy} = \ int ^ \ frac {c} {2} _ {- \ frac {c} {2}} \ int ^ {x \: = \: \ frac {b} {c} y + \ frac {ab} {2}} _ {x \: = \: \ frac {b} {c} y- \ frac {a + b} {2}} y ^ 2 \: dx \: dy = \ frac { AC ^ 3} {12} $$

การใช้ทฤษฎีบทแกนตั้งฉากจะให้โมเมนต์ขั้วโลก:

$$ I_ {zz} = I_ {xx} + I_ {yy} = \ frac {ac (a ^ 2 + 4b ^ 2 + c ^ 2)} {12} $$

เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของความเฉื่อยไม่เป็นศูนย์วงกลมของ Mohr ของความเฉื่อยจะต้องมีการสร้าง Inertia-Matrix ช่วงเวลาสำคัญของความเฉื่อยคือ:

$$ I _ {\ overline {xx}} = \ frac {I_ {xx} + I_ {yy}} {2} \ pm \ sqrt {\ left (\ frac {I_ {xx} -I_ {yy}} {2 } \ right) ^ 2 + I_ {xy} ^ 2} $$

นี่เป็นช่วงเวลาสำคัญของ:

$$ I _ {\ overline {xx}} = \ frac {ac} {24} \ left [a ^ 2 + 4b ^ 2 + c ^ 2 \ pm \ sqrt {(ac) ^ 2 (a + c) ^ 2 + 4b ^ 2 (2a ^ 2 + 4b ^ 2-C ^ 2)} \ ขวา] $$

ช่วงเวลาที่หลักการนี้จะพบได้โดยการหมุนเฟรมอ้างอิงตามมุม $ \ theta $ ของ:

$$ \ theta = \ frac {1} {2} atan \ left (\ frac {-2I_ {xy}} {I_ {xx} -I_ {yy}} \ right) = \ frac {1} {2} atan \ left (\ frac {2bc} {C ^ 2-4b ^ 2-A ^ 2} \ ขวา) $$

โปรดทราบว่าสิ่งนี้สามารถนำมาเป็นรูปแบบเมตริกซ์:

$$ \ begin {bmatrix}     I_ {xx} & amp; I_ {xy} & amp; I_ {xz} \\     I_ {xy} & amp; I_ {yy} & amp; I_ {yz} \\     I_ {xz} & amp; I_ {yz} & amp; I_ {ZZ} \ end {bmatrix} $$

ซึ่งมีประโยชน์ในบางแอปพลิเคชันที่ใช้เมตริกซ์


0

วิธีที่ดีที่สุดคือการสร้างรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าโดยการตัดส่วนที่เป็นรูปสามเหลี่ยมจากด้านซ้ายไปทางด้านขวาที่มันหายไปและคำนวณจากพิกัดศูนย์เดิมซึ่งเป็นความกว้างฐานของส่วนรูปสามเหลี่ยม

ตรรกะคือนี่ centroid ของสามเหลี่ยมทั้งสองคำนวณจาก $$ [\ frac {bc} {2} \ times \ frac {2} {3} b] _ {left} + [\ frac {bc} {2} \ times \ frac {1} {3} b] _ {} $$ ขวา โดยคำสั่งนี้เราทราบว่าส่วนสามเหลี่ยม 2 รูปนั้นมีค่าเท่ากับสี่เหลี่ยมส่วนเดียวที่เพิ่มไปยังส่วนสี่เหลี่ยมผืนผ้าของ p'gram แต่เราไม่สามารถเปลี่ยนจุดเริ่มต้นที่จุดเริ่มต้นที่จุดเริ่มต้น + b หรือคำตอบจะผิด

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.