Notifiche
Cancella tutti

[Risolto] Presto sara vuoto

  

0

Presto sarà vuoto Martina ha notato la presenza di un foro sul fondo di un recipiente cilindrico pieno d'acqua e vuole sapere quanto tempo occorre perché esso si svuoti del tutto. Esprime la variazione del volume del liquido in due modi: dette $S_{1}$ e $S_{2}$, rispettivamente, l'area di base del recipiente e l'area del foro, $h$ l'altezza del liquido nel recipiente e $g$ l'accelerazione di gravità, ottiene le relazioni $d V=S_{1} d h \quad$ e $\quad d V=-S_{2} \sqrt{2 g h} d t .$

a. Determina come varia $h$ in funzione del tempo $t$ risolvendo l'equazione differenziale che si ottiene uguagliando le due espressioni di $d V$, supponendo che il diametro di base del contenitore sia di $0,4 m$, il raggio del for $mm$ e il livello $h_{0}$ del liquido all'istante $t=0$ sia pari a $1 m$.
Quanto tempo occorre affinché il recipiente si svuoti completamente?
$$
\text { a) } \left.h=\left(1-\frac{9}{4} \sqrt{4,9} \cdot 10^{-4} t\right)^{2} ; b\right) \simeq 33 mir
$$

 

Chi mi aiuta a risolverlo

16476473124804119589826964372431

111

Autore
3 Risposte



2
vuoto

dV = S1*dh      e     dV = -S2*sqrt(2g)sqrth*dt   

S1*dh =-S2 sqrt(2g)sqrth*dt   ---> dh/dt  = - (S2/S1)sqrt(2g)sqrth*dt     (*)

 

la (*) è a variabili separabili:

dh/sqrth =- (S2/S1)sqrt(2g)*dt

e integrando indef.

h^(-1/2+1)/(-1/2+1) =- (S2/S1)sqrt(2g)*t  + cost 

2sqrth=- (S2/S1)sqrt(2g)*t  + cost   --->  sqrth=-(S2/(S1))sqrt(g/2)*t + cost  

h =(- (S2/(S1))sqrt(g/2)*t + cost )^2       <---integr.gener.

a)

per trovare il nostro integrale particolare imponiamo la condizione iniziale:

h(0)= ho = 1 m

1 = ( (-pi*r²/(pi*0.4^2))sqrt(9.8/2)*0+ cost )^2   ---> cost² = ho² ---> cost=1

 

 

h =((1 -r²/(0.4^2))sqrt(9.8/2)*t)^2  

 

r      manca   ... nella foto ...    ma:

con                             r = 6 mm = 6*10^-3m

h =((-(6*10^-3)^2/(0.4^2))sqrt(4.9)*t+ 1)^2  =

=( (-(3^2)/(2^2))sqrt(4.9)*t*10^-4+ 1)^2  =

 

h(t) =(1 - (9/4)sqrt(4.9)*10^-4*t)^2  

 

b) perchè il recipiente si svuoti completamente occorre e basta che t risolva la h(t) = 0   --->

h=0      ---> (1 - (9/4)sqrt(4.9)*10^-4*t)^2 = 0

---> zero doppio in t ... --->

t = 1/((9/4)sqrt(4.9)*10^-4) =2007.7953... s

 

 t = 2007.8 s = ~33.46 min =~33 min

 

vuoto1



2

E' andata persa una informazione essenziale : il diametro/raggio del foro 



2

Nei dialetti salentini si dice "quand'autru nu ttieni, cu mmammata te curchi", in Francia sono un po' meno grevi, dicono "faute de mieux on couche avec sa femme", ma il concetto è lo stesso: se non sai svolgere l'esercizio, non ne sai trascrivere il testo, e nemmeno sai fare una foto decente, beh allora t'accontenti di una soluzione grossolana!
* k = S2/S1 (numero puro)
* τ = costante d'integrazione (secondi)
* dh = - k*√(2*g*h)*dt ≡
≡ dh/dt = - k*√(2*g*h) ≡
≡ h(t) = (g/8)*((√2)*τ - 2*k*t)^2



Risposta