Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
2013-01-17, 21:16
  #1
Medlem
Benny.Monsterkuks avatar
Ett timglas består av två kongruenta koner med de genomborrade spetsarna mot varandra. Då all sand är i den undre konen, är lagrets höjd hälften av konens. Då glaset vändes om, rinner sanden med konstant hastighet på precis 1 timme ned i den andra konen. Hur lång tid har förflutit då sanden i den undre nått upp till en fjärdedel av höjden. Sandytorna tänkas plana och parallella med bottenytorna.
Citera
2013-01-18, 08:23
  #2
Medlem
yggdrazils avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Benny.Monsterkuk
Ett timglas består av två kongruenta koner med de genomborrade spetsarna mot varandra. Då all sand är i den undre konen, är lagrets höjd hälften av konens. Då glaset vändes om, rinner sanden med konstant hastighet på precis 1 timme ned i den andra konen. Hur lång tid har förflutit då sanden i den undre nått upp till en fjärdedel av höjden. Sandytorna tänkas plana och parallella med bottenytorna.
Det undre glaset är fyllt till en fjärdedel och kommer att på en timme fyllas till hälften.

Vilken nivå är detta på? Jag vill använda integraler men jag vet inte om det är för avancerat.

Den undre konens snittyta är pi r^2 och r= kh (r är radien vid något snitt, h är höjden från mitten till snittytan och k är kvoten mellan h och r).

A=pi r^2 = pi k^2 h^2
dV = A dh = pi k^2 h^2 dh
V= I dV = I pi k^2 h^2 dh = pi/3 k^2 [h^3]
(I=intgral)

När glaset är fyllt till hälften gäller

V=pi/3 k^2 [h^3]^H_H/2 = pi/3 k^2 H^3 - pi/3 k^2 H^3/8 = 7pi/24 k^2 H^3

När glaset är fyllt till en fjärdedel gäller

V=pi/3 k^2 [h^3]^H_3H/4 = pi/3 k^2 H^3 - pi/3 k^2 H^3 27/64 = pi/3 k^2 H^3 (1-27/64) = pi/3 k^2 H^3 (37/64)

(H=höjd på glas, T=tid, index 4: fjärdedel, index 2:halva)

V2=7pi/24 k^2 H^3
V4=pi/3 k^2 H^3 (37/64)

T4=T2 * T4/T2 = 1h * V4/V2 = 1h* (pi/3 k^2 H^3 (37/64))/(7pi/24 k^2 H^3) =1h* (37/56)

ungefär 40 min.
Citera
2013-01-18, 16:59
  #3
Medlem
Benny.Monsterkuks avatar
Citat:
Ursprungligen postat av yggdrazil
Det undre glaset är fyllt till en fjärdedel och kommer att på en timme fyllas till hälften.

Vilken nivå är detta på? Jag vill använda integraler men jag vet inte om det är för avancerat.

Den undre konens snittyta är pi r^2 och r= kh (r är radien vid något snitt, h är höjden från mitten till snittytan och k är kvoten mellan h och r).

A=pi r^2 = pi k^2 h^2
dV = A dh = pi k^2 h^2 dh
V= I dV = I pi k^2 h^2 dh = pi/3 k^2 [h^3]
(I=intgral)

När glaset är fyllt till hälften gäller

V=pi/3 k^2 [h^3]^H_H/2 = pi/3 k^2 H^3 - pi/3 k^2 H^3/8 = 7pi/24 k^2 H^3

När glaset är fyllt till en fjärdedel gäller

V=pi/3 k^2 [h^3]^H_3H/4 = pi/3 k^2 H^3 - pi/3 k^2 H^3 27/64 = pi/3 k^2 H^3 (1-27/64) = pi/3 k^2 H^3 (37/64)

(H=höjd på glas, T=tid, index 4: fjärdedel, index 2:halva)

V2=7pi/24 k^2 H^3
V4=pi/3 k^2 H^3 (37/64)

T4=T2 * T4/T2 = 1h * V4/V2 = 1h* (pi/3 k^2 H^3 (37/64))/(7pi/24 k^2 H^3) =1h* (37/56)

ungefär 40 min.

Tack för hjälpen
Citera

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback