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Die Masse ist über eine Fläche ausgebreitet.
Multiplicirt man hier auf beiden Seiten mit
(
a
−
x
)
k
d
s
{\displaystyle \left(a-x\right)k\,ds}
und integrirt, so findet sich
∫
a
−
x
r
3
k
s
d
s
=
−
∫
(
a
−
x
)
k
∂
(
1
r
)
∂
s
d
s
−
∫
(
a
−
x
)
2
r
3
k
∂
a
∂
s
d
s
.
{\displaystyle \int {\frac {a-x}{r^{3}}}\,k\,s\,ds=-\int \left(a-x\right)k\,{\frac {\partial \left({\frac {1}{r}}\right)}{\partial s}}\,ds-\int {\frac {\left(a-x\right)^{2}}{r^{3}}}\,k\,{\frac {\partial a}{\partial s}}\,ds.}
Den ersten Bestandtheil der rechten Seite transformiren wir durch Integration nach Theilen:
−
∫
(
a
−
x
)
k
∂
(
1
r
)
∂
s
d
s
=
−
(
a
−
x
)
k
r
+
∫
1
r
{
(
a
−
x
)
∂
k
∂
s
+
k
∂
a
∂
s
}
d
s
.
{\displaystyle {\begin{aligned}-\int \left(a-x\right)k{\frac {\partial \left({\frac {1}{r}}\right)}{\partial s}}ds=&-{\frac {\left(a-x\right)k}{r}}\\&+\int {\frac {1}{r}}\left\lbrace \left(a-x\right){\frac {\partial k}{\partial s}}+k{\frac {\partial a}{\partial s}}\right\rbrace ds.\\\end{aligned}}}
Demnach ist
∫
a
−
x
r
3
k
s
d
s
=
−
(
a
−
x
)
k
r
+
∫
a
−
x
r
∂
k
∂
s
d
s
+
∫
k
∂
a
∂
s
r
2
−
(
a
−
x
)
2
r
3
d
s
,
{\displaystyle {\begin{aligned}\int {\frac {a-x}{r^{3}}}k\,s\,ds=&-{\frac {\left(a-x\right)k}{r}}+\int {\frac {a-x}{r}}{\frac {\partial k}{\partial s}}ds\\&+\int k{\frac {\partial a}{\partial s}}{\frac {r^{2}-\left(a-x\right)^{2}}{r^{3}}}ds,\\\end{aligned}}}
d. h. kürzer
∫
a
−
x
r
3
k
s
d
s
=
−
(
a
−
x
)
k
r
+
∫
a
−
x
r
∂
k
∂
s
d
s
+
∫
k
s
2
r
3
∂
a
∂
s
d
s
.
{\displaystyle {\begin{aligned}\int {\frac {a-x}{r^{3}}}k\,s\,ds=&-{\frac {\left(a-x\right)k}{r}}+\int {\frac {a-x}{r}}{\frac {\partial k}{\partial s}}ds\\&+\int k{\frac {s^{2}}{r^{3}}}{\frac {\partial a}{\partial s}}ds.\\\end{aligned}}}
Handelt es sich um die bestimmte Integration zwischen den Grenzen
0
{\displaystyle 0\,}
und
S
{\displaystyle S\,}
, so hat man den Werth von
−
(
a
−
x
)
k
r
{\displaystyle -{\frac {\left(a-x\right)k}{r}}}
an diesen Grenzen zu ermitteln. Für
s
=
0
{\displaystyle s=0\,}
ist
cos
α
=
1
{\displaystyle \cos \alpha =1\,}
, folglich
k
=
ρ
0
.
{\displaystyle k=\rho _{0}\,.}
Ferner ist für
s
=
0
{\displaystyle s=0\,}
auch
a
=
0
{\displaystyle a=0\,}
und deshalb:
[
−
a
−
x
r
]
0
=
−
−
x
(
−
x
)
2
=
{
+
1
,
f
u
¨
r
x
>
0
,
−
1
,
f
u
¨
r
x
<
0.
{\displaystyle \left[-{\frac {a-x}{r}}\right]_{0}=-{\frac {-x}{\sqrt {\left(-x\right)^{2}}}}={\begin{cases}+1,&{\rm {{f{\ddot {u}}r}\;x>0,}}\\-1,&{\rm {{f{\ddot {u}}r}\;x<0.}}\end{cases}}}
Nehmen wir
x
=
0
{\displaystyle x=0\,}
, so ist
a
−
x
r
=
a
a
2
+
s
2
=
a
s
1
+
a
2
s
2
.
{\displaystyle {\frac {a-x}{r}}={\frac {a}{\sqrt {a^{2}+s^{2}}}}={\frac {\frac {a}{s}}{\sqrt {1+{\frac {a^{2}}{s^{2}}}}}}.}
Es fragt sich also, was aus
a
s
{\displaystyle {\frac {a}{s}}}
wird für
s
=
0
{\displaystyle s=0\,}
. Wir legen eine Ebene, welche die Axe der
x
{\displaystyle x\,}
in sich enthält und mit der Axe