3.5.5. Вычисление объема тела вращения

1. Объемы тел, образованных вращением криволинейной трапеции, ограниченной

кривой , осью  и двумя вертикальными прямыми  и , вокруг осей  и , выражаются, соответственно, формулами

.

Замечание. В случае иного задания уравнения кривой (параметрического, в полярных координатах и т.д.) в приведенных формулах нужно сделать соответствующие замены переменных.

2. Объем тела, полученного при вращении сектора, ограниченного дугой  и двумя полярными радиусами , вокруг полярной оси, может быть вычислен по формуле

.

Этой же формулой удобно пользоваться при отыскании объема тела, полученного вращением вокруг полярной оси фигуры, ограниченной некоторой замкнутой кривой, заданной в полярных координатах.

3. Если  площадь сечения плоскостью, перпендикулярной к некоторой прямой (которую принимаем за ось ) в точке с абсциссой , то объем этого тела определяется по формуле

,

где  – абсциссы крайних сечений тела.

Пример 3.15. Вычислить объемы тел, образуемых вращением фигуры, ограниченной одной полуволной синусоиды  и отрезком    оси   вокруг: а) оси ; б) оси .

Решение:

.

Пример 3.16. Вычислить объем тела, образованного вращением кривой  вокруг полярной оси.

Решение.

Пример 3.17. Определить объем клина, отсеченного от кругового цилиндра плоскостью, проходящей через диаметр основания и наклоненной к основанию под углом . Радиус цилиндра равен .

Решение. Примем за ось  диаметр основания, по которому секущая плоскость пересекает основание, а за ось  диаметр основания ему перпендикулярный. Уравнение окружности основания будет иметь вид  (рис. 3.13). Площадь сечения АВС, отстоящего на расстоянии  от начала координат равна

поэтому объем клина есть

Рис. 3.13. Иллюстрация к примеру 3.17

Замечание. С помощью определенного интеграла можно решать многие  физические задачи назовем некоторые из них: нахождение массы поверхности вращения, статического момента, момента инерции относительно оси или плоскости, координат центра масс; вычисление  работы силы, пути, пройденного точкой при неравномерном движении по прямой с переменной скоростью и  т. д.