Question

На дне сосуда квадратного сечения (ширина внутренней стороны сосуда a = 6 см, высота H = 20 см) стоит узкий длинный тонкостенный стакан квадратного сечения с толстым дном (длина внешней стороны b = 4 см, высота c = 10 см; см. рисунок). Масса стакана M = 100 г. В между стенками цилиндра и стакана тонкой струйкой начинают наливать воду. Её расход µ = 2 г/с. Изобразите на графике, как зависит высота h уровня воды в сосуде от времени t. Плотность воды ρ = 1000 кг/м3 . Дно сосуда шероховатое, поэтому вода может подтекать под стакан, однако объём подтекающей под стакан воды пренебрежимо мал.

Answer 1

Шь, ьл, 61чо71ср77рс1

Answer 2

Для начала, давайте разберемся с геометрическими размерами сосуда и стакана.

У нас есть сосуд квадратного сечения с шириной внутренней стороны a = 6 см и высотой H = 20 см. Имеется также узкий длинный тонкостенный стакан, который помещается на дне сосуда. Стакан имеет квадратное сечение с длиной внешней стороны b = 4 см и высотой c = 10 см.

Задача заключается в том, чтобы определить, как будет меняться высота уровня воды h в сосуде с течением времени t, когда между стенками цилиндра и стакана начинают наливать воду со скоростью расхода µ = 2 г/с.

Для определения зависимости h от t мы можем использовать уравнение непрерывности или закон сохранения массы. По этому закону, скорость изменения массы воды в сосуде должна быть равна скорости, с которой вода поступает в сосуд. То есть, мы можем записать следующее уравнение:

(1) d(m_воды)/dt = µ

где d(m_воды) - изменение массы воды в сосуде, dt - изменение времени, µ - скорость расхода воды.

Масса воды m_воды в сосуде может быть выражена через объем V_воды и плотность воды ρ:

(2) m_воды = V_воды * ρ

Так как сосуд имеет квадратное сечение а, высота воды h и площадь основания стакана b^2, мы можем записать объем воды как:

(3) V_воды = a^2 * h + b^2 * c

так как вода может протекать под стакан, объем подтекающей под стакан воды пренебрежимо мал.

Теперь мы можем объединить уравнения (1), (2) и (3), чтобы получить уравнение, описывающее зависимость h от t. Сначала, давайте найдем производную d(m_воды)/dt в уравнении (1):

d(m_воды)/dt = d/dt (a^2 * h + b^2 * c) * ρ

= (2 * a^2 * dh/dt) * ρ

Теперь заменим d(m_воды)/dt в уравнении (1) на выражение выше:

(2 * a^2 * dh/dt) * ρ = µ

Теперь давайте решим это уравнение относительно dh/dt:

dh/dt = µ / (2 * a^2 * ρ)

Здесь у нас осталось уравнение, описывающее изменение высоты уровня воды в сосуде с течением времени. Оно говорит нам, что скорость изменения высоты уровня воды (dh/dt) пропорциональна скорости расхода воды (µ), но обратно пропорциональна квадрату ширины стороны сосуда (a^2) и плотности воды (ρ).

Теперь мы можем построить график зависимости высоты уровня воды h от времени t, используя полученное уравнение. Масштаб по оси времени будет определяться конкретной задачей. По оси h мы будем маркировать значения от 0 до максимальной высоты сосуда H.

Итак, график будет начинаться с h = 0 при t = 0, а затем будет возрастать с некоторой скоростью. Это будет зависеть от конкретных числовых значений для µ, a и ρ.

Это все, что я могу сказать на данный момент. Если у тебя есть какие-либо вопросы или нужна дополнительная информация, я с удовольствием помогу!