Hola. Ojo que se va a mover entre y el techo dado por la esfera (que es si , pero no es igual a si y no son 0. Mi consejo es que, en lugar de usar esféricas, uses cilíndricas: podés pensar que e se mueven en la circunferencia que surge de cortar la esfera con el plano (esa circunferencia tiene ecuación ) y que va de a la esfera (que, traducida a cilíndricas, tiene ecuación ).
Saludos