Calcolare il volume della ciambella (toro) ottenuto ruotando un cerchio di raggio R
attorno a una retta fissata in modo tale che il suo centro si mantenga a distanza 1
da essa. [Traccia. Determina il volume della metà superiore pensandola come unione di gusci cilindrici di raggio x e altezza f(x) variabili come suggerito nella figura a lato] |
Prendo come asse di rotazione l'asse y e come cerchio la
traslazione di
La parte superiore del cerchio è
Il guscio clindrico di raggio x e spessore dx ha sezione di area
Il volume della metà superiore del toro è:
V = ∫ [1-R, 1+R] 2π x f(x) dx =
2π ∫ [-R, R] (u+1) √(R2-u2) du =
2π ∫ [-R, R] u√(R2-u2) du
+ 2π ∫ [-R, R] √(R2-u2) du =
0 [integrando dispari e intervallo simmetrico rispetto a 0] +
2π · "area semicerchio di raggio R" =
2π · πR2/2 = π2R2
Quindi l'intero toro ha volume 2π2R2.
Generalizzando, si può dimostrare che (teorema di Pappo)
ruotando una superficie piana di area A attorno ad una retta che sta nel suo piano iniziale
si ottiene un solido di volume 2πrA dove r è il raggio del cerchio
descritto dal centroide della superficie.
Per altri commenti: altri usi degli integrali neGli Oggetti Matematici.