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
11578
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
11578
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
11578
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: нет зарегистрированных пользователей


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