円形リングの表面積を見つける方法


ベストアンサー

円形リングの表面積を見つけるにはどうすればよいですか?

円形リングは本質的にトーラスです。

トーラスの表面積は、円の中心から距離Rの軸を中心に回転した半径rの円によって作られる表面積です(R> r)。軸はトーラスの中心を通過します。

したがって、内半径Rrと外半径R + rの厚さ2rの円形リングが得られます。

円形の断面リングを以下に示します。

左側の円の小さな部分を、線と角度\ thetaで考えます。図に示すように、断面の正反対の端で2つの円の中心を結合し、円の中心で角度d \ thetaを定めます。

角度dによって形成される円弧\ thetaはr \、d \ thetaです。

リングの中心からこの円弧までの距離はRr \ cos \ thetaです。

この円弧を軸を中心に回転させるとリングの中心を通過すると、2 \ pi(Rr \ cos \ theta)r \、d \ thetaであるリングの表面のストリップが得られます。

リングこれを\ theta = 0から\ theta = 2 \ piに統合する必要があります。

\ Rightarrow \ qquad A = \ int \ limits\_0 ^ {2 \ pi} 2 \ pi(Rr \ cos \ theta)r \、d \ theta

\ q quad \ qquad = 2 \ pi \ left [rR \ theta-r ^ 2 \ sin \ theta \ right] \_0 ^ {2 \ pi} = 4 \ pi ^ 2rR。

\ Rightarrow \ qquad The円形リングの表面積は4 \ pi ^ 2rRです。

回答

私が見た円形リングには2つのタイプがあります。

[1]円形の断面積を持つ円形のリング。

この場合、表面積を見つけるには、カット断面を作成するだけです。次のようになります…円筒形ロッド。

表面を見つけるのは

円筒ロッドの半径、r = \ frac {(R\_2-R\_1)} {2}です。ここで、R\_1とR\_2は円形リングの内外半径です。

円筒形ロッドの長さ、l = 2 \ pi R\_m、ここでR\_mは円形リングの平均半径、つまりR\_m = \ frac {(R\_2 + R\_1)} {2}

表面積= 2 \ pi rl = 2 \ times \ pi \ times \ frac {(R\_2-R\_1)} {2} \ times(2 \ pi \ times \ frac {(R\_2 + R\_1)} {2})

ie 、\ pi ^ 2(R\_2 ^ 2-R\_1 ^ 2)

[2]円形断面のない円柱:たとえば、長方形の断面を取ります

断面を切り取った場合

表面積は簡単に計算できると思います。自分でやってください!

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