Autor Tema: Volumen entre un ciclindro oblicuo y un plano vertical Y=0

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28 Agosto, 2024, 03:09 am
Respuesta #10

delmar

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Con el dato h=1 no se verifica \( \displaystyle\frac{h}{a/2}=\displaystyle\frac{b}{\sqrt[ ]{a^2-b^2}} \) en consecuencia la elipse no resulta resulta de la intersección de un cilindro recto con un plano no perpendicular al eje; en consecuencia en este caso si es necesario el valor de h y h=1, la forma como lo he estado afrontando el problema es con origen de coordenadas en la elipse, eje X, horizontal hacia la derecha positivo, eje Y vertical positivo hacia arriba, y obviamente eje z perpendicular a ambos positivo hacia arriba, ojo en esas condiciones la región de integración R, es tal como lo definí en un aporte anterior. Considerando esto, e integrando primero respecto a x el volumen sería :


\( V=2\displaystyle\int_{0}^{b\sqrt[ ]{3}/2}\displaystyle\int_{a/2}^{a\sqrt[ ]{1-\displaystyle\frac{y^2}{b^2}}}Tg \alpha \ \ (a\sqrt[ ]{1-\displaystyle\frac{y^2}{b^2}}-x) \ dx \ dy \)

Lo tuyo no lo he verificado estas considerando otras coordenadas, prueba a integrar lo que he puesto, hay tablas, en este tipo de problemas la integración es un problema menor, se puede hacer con métodos numéricos inclusive o software.

Saludos

28 Agosto, 2024, 10:56 pm
Respuesta #11

Raulone

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28 Agosto, 2024, 11:12 pm
Respuesta #12

ani_pascual

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Hola:
Haciendo los cálculos a mano, si no me he equivocado, lo cual es muy probable, llego al siguiente resultado:
\( V=\left(\sqrt{3}-\dfrac{\pi}{3}\right)abh \). Cuando pueda pongo los cálculos... ;D
Ahora me retiro a mis aposentos 😴
Saludos

29 Agosto, 2024, 12:00 pm
Respuesta #13

ani_pascual

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Hola:
Pues, me parece que me había equivocado... :banghead:
Pongo los cálculos con el nuevo resultado, por si algún forista se anima a corregirlo. ;D
Como ya se ha comentado, trasladando el cilindro oblicuo \( d=\frac{a}{2} \) unidades en el sentido positivo del eje \( OY \), la base elíptica del mismo queda  centrada en el origen
y el plano vertical que corta la superficie es  \( y=d \), siendo la ecuación de su borde \( \dfrac{x^2}{b^2}+\dfrac{y^2}{a^2}=1 \)
Por simetría respecto al plano coordenado \( x=0 \),  basta con hallar la mitad del volumen y multiplicar por dos.  Una parametrización de la superficie es
\( \dfrac{z}{a\sqrt{1-\frac{x^2}{b^2}}-y}=\dfrac{h}{d}  \) donde el dominio es \( D=\left\{(x,y)\in \mathbb{R}^2\,|\,
\dfrac{x^2}{b^2}+\dfrac{y^2}{a^2}\leq 1, 0\leq x\leq \dfrac{b\sqrt{3}}{2},\dfrac{a}{2}\leq y\leq a\right\} \).
Así, \( V=2\displaystyle\int_{\frac{a}{2}}^a\displaystyle\int_0^{b\sqrt{1-\frac{y^2}{a^2}}}z\,dxdy \)
Haciendo el cambio de variable
\( x=bu,y=av \), el Jacobiano  es \( J=ab \) y el volumen queda
\( V=2ab\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^1\displaystyle\int_0^{\sqrt{1-v^2}}z\,dudv=2ab\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^1\displaystyle\int_0^{\sqrt{1-v^2}}\dfrac{h}{d}\left(a\sqrt{1-u^2}-av\right)\,dudv=4abh\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^1\displaystyle\int_0^{\sqrt{1-v^2}}\left(\sqrt{1-u^2}-v\right)\,dudv=\\4abh
\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^1\left(\dfrac{\arcsin u}{2}+\dfrac{u\sqrt{1-u^2}}{2}-uv\right]_0^{\sqrt{1-v^2}}\,dv=2abh\displaystyle\int_{\frac{1}{2}}^1\left(\arcsin\sqrt{1-v^2}-v\sqrt{1-v^2}\right)\,dv=2abh\left[v\arcsin\sqrt{1-v^2}-v\sqrt{1-v^2}+\dfrac{\sqrt{(1-v^2)^3}}{3}\right]_{\frac{1}{2}}^1=\\\cdots=abh\left(\dfrac{3\sqrt{3}}{4}-\dfrac{\pi}{3}\right)\,\,u^3 \)
  :o
Añadido:

Saludos

30 Agosto, 2024, 05:10 am
Respuesta #14

delmar

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Supongo que \( u^3 \) son unidades cubicas, entonces la respuesta es correcta.


Saludos

30 Agosto, 2024, 08:37 am
Respuesta #15

ani_pascual

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Hola:
Supongo que \( u^3 \) son unidades cubicas, entonces la respuesta es correcta.
...
Sí, claro. Gracias por el vistazo.  :)
Saludos 🖐🏻

04 Septiembre, 2024, 11:07 pm
Respuesta #16

Raulone

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Muchas gracias por los cálculos ani_pascual  :aplauso: :aplauso: