看板Physics
标 题小砂山有状况
发信站KKCITY (Wed May 2 05:12:35 2007)
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sorry 可能有点长
原题目出自HALLIDAY的PHYSICS,第六版十三章习题42(p293)
或 第七版十二章习题82(p329)
原题目为一工程问题,原文太长,简短翻一下
在室内作一圆锥小砂山 ,需注意重量问题免得压坏地版
设计为山高3m底角33度,换算後半径得4.62m
砂密度为1800kg/立方公尺
小山对地板中心应力40,000N/平方m,
之後线性增加离中心1.82m处为40,024N/平方m
之後线性降低,随半径到边缘後降到0
问题为自锥中心向外,地板面积为 A=pi * r^2 and dA=2 * pi * r * dr
这一部份的地板的受力为 F=A*单位面积所受之应力
应力大小与砂密度有关,但实际最大应力不发生在锥中心
而在离中心1.82m处,这部分为 13.2r + 40,000 (N/m^2)
超过的部份原题未讨论
故 F =( 2 * pi * r^2)(13.2 * r + 40,000)
微分得
dF = (39.6pi*r^2+80,000pi*r) dr 或
dF = (115.925 * r^2 + 251327 r) dr
此式对 [0, 1.82/2] 积分得 104093.25
问题子项 (e)&(f) 所求,以上是我算出来的答案
书本解答为 dF=单位面积所受之应力 *dA 就是
dF = (13.2r+40,000)( 2pi * r * dr) = (82.855r^2+251,327r) dr
对 [0, 0.91] 积分得 104083
两者差了10左右,主要是因为 40,000 与 40,024 差距不大,
在[单位面积所受之应力 ]中,变数 r 影响太小之故。
这是一回事,重点是他直接将dA与[单位面积所受之应力]
相乘 ,得到dF,这一项如果是定值就作罢,问题是它可是 r的 function
怎麽直接套上去用呢?正确应为
F=A*w (假设一下w=[单位面积所受之应力],符号key不出来)
dF/dr = d(A*w)/dr = A (dw/dr) + w (dA
/dr) 而buster的前项不见了。
如果我错了,那calculus要重修一次。
又为什麽要用一半来算(1.82/2),让我想一想看看先。
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