« Intégrales en physique/Découpages classiques » : différence entre les versions
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On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les surfaces élémentaires : |
On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les surfaces élémentaires : |
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<math>\begin{align}\int_{r=0}^{r=R}\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\mathrm d^2S |
:<math>\begin{align}\int_{r=0}^{r=R}\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\mathrm d^2S |
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&=\int_{r=0}^{r=R}\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}r\,\mathrm dr\,\mathrm d\theta\\ |
&=\int_{r=0}^{r=R}\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}r\,\mathrm dr\,\mathrm d\theta\\ |
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&=\int_{r=0}^{r=R}r\,\mathrm dr\,\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\mathrm d\theta\\ |
&=\int_{r=0}^{r=R}r\,\mathrm dr\,\int_{\theta=0}^{\theta=2\pi}\mathrm d\theta\\ |
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On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les couronnes élémentaires : |
On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les couronnes élémentaires : |
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<math>\begin{align}\int_{r=0}^{r=R}\mathrm dS |
:<math>\begin{align}\int_{r=0}^{r=R}\mathrm dS |
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&=\int_{r=0}^{r=R}2\pi r\,\mathrm dr\\ |
&=\int_{r=0}^{r=R}2\pi r\,\mathrm dr\\ |
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&=\left[\frac{r^2}2\right]^{r=R}_{r=0}\times 2\pi\\ |
&=\left[\frac{r^2}2\right]^{r=R}_{r=0}\times 2\pi\\ |
Version du 30 octobre 2013 à 08:32
Intégration sur un disque
Du fait de la symétrie du disque, les coordonnées polaires sont les plus adaptées. On considère une grandeur f(r,θ) dont on veut calculer l'influence F sur la totalité de la surface Σ du disque.
Secteur angulaire
La surface élémentaire d'ordre 2 d²S la plus simple à exprimer est celle située en un point de coordonnées (r,θ) :
- qui s'étend radialement sur une longueur dr
- qui balaie un angle dθ
Si, du fait des très petites dimensions de la surface, on peut assimiler d²S à un rectangle de dimensions dr et r dθ, on obtient .
On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les surfaces élémentaires :
F vaut alors
Couronne élémentaire
Si de plus, f ne dépend pas de θ :
Cela revient à choisir une surface élémentaire en forme de couronne située à une distance r du centre, de largeur infinitésimale dr.
Si on « coupe » cette couronne et qu'on la « déroule » par la pensée, on peut supposer que son aire est assimilable à celle d'un rectangle de longueur 2πr (la circonférence d'un cercle de rayon r) et de largeur dr.
On obtient alors une couronne infinitésimale d'ordre 1 d'aire .
On peut vérifier qu'on retombe bien sur l'aire de Σ en sommant les couronnes élémentaires :
F vaut alors
Intégration sur un cylindre
Intégration sur une sphère
Élément infinitésimal d'ordre 2
Intégration sur des couronnes
Intégration sur une boule