2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки


Правила форума


Посмотреть правила форума



Начать новую тему Ответить на тему
 
 В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 19:21 


13/04/18
95
Доброго времени суток! Помогите, пожалуйста, разобраться с такой задачей.
Скорость истечения воды через небольшое отверстие на дне сосуда вычисляется по формуле: $0,6\sqrt{2gh}$, где $g$ - ускорение силы тяжести, а $h$ - высота уровня воды над отверстием. Какую форму должен иметь сосуд, являющийся телом вращения, чтобы уровень воды в сосуде понижался равномерно?
Получается, нам дано, что $dV/dt = 0,6\sqrt{2gh(t)}$. Также очевидно, что $dV/dh = S(h)$, где $S$ - площадь поперечного сечения. Тогда $dh/dt = \frac{0,6\sqrt{2gh(t)}}{S(h(t))}$. Чтобы уровень воды падал равномерно надо, чтобы приращение это было постоянным, то есть $S = c(0,6\sqrt{2gh})$, где $c$ - постоянная.
Если этот сосуд - тело вращения, то получается, что площадь поперечного сечения равна $\pi r(h)^2$, то есть $S(h) = c(0,6\sqrt{2gh}) = \pi r(h)^2$. Но как понять что это за фигура?

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 19:37 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
11576
starper в сообщении #1451291 писал(а):
Но как понять что это за фигура?
Чую начало обстоятельного философского спора о смысле слов "понять" и "как".

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 19:38 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17973
Москва
starper в сообщении #1451291 писал(а):
Но как понять что это за фигура?
Выразить $r$ через $h$ и построить график. Ось $Oh$ при этом расположить вертикально.

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 20:08 


13/04/18
95
Someone, спасибо, это оказалось просто)
На самом деле долго сидел с этой задачей, перебирая разные зависимости и поэтому есть сомнения, что ход решения верный, но вроде получилась фигура, похожая на половину песочных часов, интуитивно кажется что так и должно быть.
Но все же хочется точно узнать, правильно ли решил?

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 22:08 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/01/13
12044
Казань
starper
А как выглядит ваше решение? Каково его уравнение? Или название полученной фигуры? "фигура, похожая на половину песочных часов" -- это как-то неконкретно.

(Оффтоп)

есть такие слова, как "параболоид", "гиперболоид", "конус"... и другие всякие

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 23:02 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
11576
starper в сообщении #1451291 писал(а):
$S(h) = c(0,6\sqrt{2gh}) = \pi r(h)^2$
Если выбросить лишнее и школьно переобозначить, то останется $y \propto x^4 $. Четвертичная парабола? Дважды парабола? Хм...

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 23:10 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


23/07/05
17973
Москва
Утундрий в сообщении #1451360 писал(а):
Четвертичная парабола? Дважды парабола?
Парабола четвёртой степени. Вообще, графики многочленов называются параболами соответствующей степени. И не только они. Например, график уравнения $y^2=x^3$ называется полукубической параболой.

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение04.04.2020, 23:13 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


15/10/08
11576
Someone в сообщении #1451361 писал(а):
график уравнения $y^2=x^3$
В принципе, этого достаточно.

 Профиль  
                  
 
 Re: В сосуде какой формы уровень воды изменяется равномерно?
Сообщение05.04.2020, 14:15 


13/04/18
95
provincialka в сообщении #1451350 писал(а):
starper
А как выглядит ваше решение? Каково его уравнение? Или название полученной фигуры? "фигура, похожая на половину песочных часов" -- это как-то неконкретно.

Получается, что у нас зависимость вида $x=\frac{h^{1/4}}{C}$, значит отношение радиуса поперечного сечения к высоте должно быть $  \frac{x}{h}= \frac{h^{1/4}}{Ch}= \frac{1}{Ch^{3/4}}$. То есть $ \frac{(x^2+y^2)^{1/2}}{h} = \frac{1}{Ch^{3/4}}$ Таким образом $h = (x^2+y^2)^2$, верно?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 9 ] 

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Утундрий


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group