Calcolo del fattore di taglio in una sezione circolare
Come da titolo, vorrei sapere come si calcola il fattore di taglio per una sezione circolare.
Io ho provato a svolgerlo così:
Ho scelto una corda di lunghezza $b = 2Rsin(theta)$ individuata appunto da un angolo $theta$. Per calcolarmi il momento statico della regione A* individuata dalla corda ho fatto
$x_2 = Rcos(alpha)$ con $alpha$ che individua un punto generico su A*. $theta
$x_1 = 2Rsen(alpha)$
$dA$* $= x_1 * dx_2 = (2Rsen(alpha))*(-Rsen(alpha))*dalpha = -2R^2 (sen(alpha))^2 dalpha$
e allora
$S_1 = int_(theta)^(0) x_2 dA$* = [...] $= 2/3 R^3 (sen(theta))^3$
L'area del cerchio la sappiamo tutti, e il momento statico vale $I_1 = pi/4 R^4$
Dai miei appunti risulta
$chi = A/(I_1)^2 int_(A)^() (S_1 / b)^2 (1+(tan(theta))^2) dA$
che sostituendo diventa
$chi = (piR^2)/(pi^2 R^8/16) int_(A)^() (4/9 R^6 (sin(theta))^6)/(4 R^2 (sen(theta))^2) (1+(tan(theta))^2) dA = 16/(9piR^2) int_(A)^() (sin(theta))^4 (1+(tan(theta))^2) dA$
Da qui buio totale. Pensavo bastasse integrare normalmente sull'area del cerchio ma quell'integrale non risulta definito. Per cui ho sicuramente sbagliato qualcosa prima. Sapreste aiutarmi? Grazie mille in anticipo
Io ho provato a svolgerlo così:
Ho scelto una corda di lunghezza $b = 2Rsin(theta)$ individuata appunto da un angolo $theta$. Per calcolarmi il momento statico della regione A* individuata dalla corda ho fatto
$x_2 = Rcos(alpha)$ con $alpha$ che individua un punto generico su A*. $theta
$dA$* $= x_1 * dx_2 = (2Rsen(alpha))*(-Rsen(alpha))*dalpha = -2R^2 (sen(alpha))^2 dalpha$
e allora
$S_1 = int_(theta)^(0) x_2 dA$* = [...] $= 2/3 R^3 (sen(theta))^3$
L'area del cerchio la sappiamo tutti, e il momento statico vale $I_1 = pi/4 R^4$
Dai miei appunti risulta
$chi = A/(I_1)^2 int_(A)^() (S_1 / b)^2 (1+(tan(theta))^2) dA$
che sostituendo diventa
$chi = (piR^2)/(pi^2 R^8/16) int_(A)^() (4/9 R^6 (sin(theta))^6)/(4 R^2 (sen(theta))^2) (1+(tan(theta))^2) dA = 16/(9piR^2) int_(A)^() (sin(theta))^4 (1+(tan(theta))^2) dA$
Da qui buio totale. Pensavo bastasse integrare normalmente sull'area del cerchio ma quell'integrale non risulta definito. Per cui ho sicuramente sbagliato qualcosa prima. Sapreste aiutarmi? Grazie mille in anticipo
Risposte
Mi risulta svolto così l'integrale
$A=int_(a)^(b) (sqrt(r^2-x^2)-c)dx$
Il quale rappresenta l'area compresa tra la parte positiva della circonferenza e una retta orizzontale a quota c che la interseca.
a e b sono le coordinate x dei punti in cui la retta interseca la circonferenza, mentre r è il raggio della circonferenza.
Sostituendo $x=rsintheta$, si ha
$dx=rd\thetacostheta$
$int_(alpha)^(beta)(r^2cos^2theta-crcostheta)d\theta$
che si può risolvere integrando due volte per parti.
$A=int_(a)^(b) (sqrt(r^2-x^2)-c)dx$
Il quale rappresenta l'area compresa tra la parte positiva della circonferenza e una retta orizzontale a quota c che la interseca.
a e b sono le coordinate x dei punti in cui la retta interseca la circonferenza, mentre r è il raggio della circonferenza.
Sostituendo $x=rsintheta$, si ha
$dx=rd\thetacostheta$
$int_(alpha)^(beta)(r^2cos^2theta-crcostheta)d\theta$
che si può risolvere integrando due volte per parti.
Ma quella sarebbe l'area della regione che interseca la corda sul cerchio? Non mi serve il momento statico rispetto a uno dei due assi?
Poi non saprei proprio come trattare quella tangente
Poi non saprei proprio come trattare quella tangente
Si, quella è l'area racchiusa tra le due curve, utile per calcolare il momento statico come
$S=int_(a)^(b) (sqrt(r^2-x^2)+c)/2*(sqrt(r^2-x^2)-c)dx$
Praticamente si può immaginare di suddividere la sezione in tanti rettangoli di larghezza dx e per ogni rettangolo ricavare la coordinata y del baricentro, che è $(sqrt(r^2-x^2)+c)/2$, e ricavare la media pesata di tali coordinate (pesata sulla superficie del rettangolo, che è $(sqrt(r^2-x^2)-c)dx$).
$S=int_(a)^(b) (sqrt(r^2-x^2)+c)/2*(sqrt(r^2-x^2)-c)dx$
Praticamente si può immaginare di suddividere la sezione in tanti rettangoli di larghezza dx e per ogni rettangolo ricavare la coordinata y del baricentro, che è $(sqrt(r^2-x^2)+c)/2$, e ricavare la media pesata di tali coordinate (pesata sulla superficie del rettangolo, che è $(sqrt(r^2-x^2)-c)dx$).