编者按:由于文章中包含的数学公式无法正常上传,部分包含公式的内容改为截图分享,以保证格式的正确性。给读者带来的不便,敬请原谅。本文用微积分的方法推导出球体的体积
编者按:由于文章中包含的数学公式无法正常上传,部分包含公式的内容改为截图分享,以保证格式的正确性。给读者带来的不便,敬请原谅。
本文用微积分的方法推导出球体的体积公式。
球体的体积公式:
其中:V-球体体积,R-球体半径。
根据细分方法的不同,本文分三种不同的分析计算方法进行推导和验证。
先用类似西瓜切割的方法划分球体,称为西瓜切割细分法。
【说明】这种方法的计算思路可以形象地描述为:先计算西瓜块的体积,再计算一个西瓜瓣的体积,最后计算整个西瓜的体积。如图所示:
我们还可以用另一种积分的思路,先计算西瓜块的体积,再计算西瓜块围绕中心盘旋形成的西瓜环的体积,最后计算整个西瓜的体积。
积分表达式如下:
方法二:我们将球体沿轴向切割成无数个球壳。这种方法简称球壳法。
如图,我们在球面上取一个半径为r,厚度为dr的球壳。
方法三:我们把球体切成薄片,简称切片法。
同样的细分方法也可以采用以下计算方法。
使用相同的微积分分析计算方法,可以选择不同的细分方法进行计算推导。解析几何也可以用来分析计算。当然,设计者要充分发挥自己空想象力的优势,选择几何细分的方式,可以简化复杂的计算过程。
声明:本文为“机械工程文学作品”原创文章。如果有相似之处,那就不是巧合,因为错误的方式很多,正确的方式只有少数,都是规定好的套路。
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