Lille lises store iskrem

Her kan brukere av forum utfordre hverandre med morsomme oppgaver og nøtter man ønsker å dele med andre. Dette er altså ikke et sted for desperate skrik om hjelp, de kan man poste i de andre forumene, men et sted for problemløsing på tvers av trinn og fag.

Moderatorer: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Svar
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Innlegg: 5648
Registrert: 24/05-2009 14:16
Sted: NTNU

Lille lise på $5$ år bestemmer seg for å lage en iskremmodell.
Modelen er svært enkel og består av to deler.

Første del er kjeksen som har høyde $h$, og danner en vinkel $\alpha$ langs $y$-aksen.
Andre del av isen er selve iskremen, og danner en halvkule på toppen. Se figur

Bilde

Dett er selvsagt bare et snitt, og isen er selvsagt formet som en kjegle med en halvkule på toppen.

At hele kjeglen er fyllt med is mener Lise er noe urealistisk, slik at hun antar at mengden is som får plass i kjeksen
er en halvkule med samme størrelse som den på toppen av kjeglen.

a) Beregn volumet av isen, og kjeksen.
Hva er den største vinkelen $\alpha$ som er mulig slik at halvkulen med is får plass i kjeglen?

Vesle Per på 7 finner ut hva Lise holder på med og ler av henne. Lise slår per med kladdeboken sin.
Per foreslår at i stedet for å anta at isen består av en stor kule på toppen, er det mer realistisk
å anta at den består av fire små kuler.

Per skisserer raskt hva han mener, i påfølgende figur

Bilde

Alle kulene har like stor radius $R$.

b) Finn radien til kulene, og bestem igjen volumet til isen.
Hva er nå den største vinkelen $\alpha$ som er mulig?

Lise er sint på veslevoksne per som blander seg inn og roper: Jeg vil ha tre kulel!
og folder hendene morskt.

Bilde

c) Gjennomfør beregningene i oppgave b), men anta
nå at isen består av tre kuler (og ikke fire) med like stor radius.
"Å vite hva man ikke vet er og en slags allvitenhet" - Piet Hein
https://s.ntnu.no/Integralkokeboken
Lektor - Matematikk, Fysikk og Informatikk
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

Var jo artig oppgave, men føler meg faktisk litt rusten for tida. Prøver meg på a)

finner funksjonen (y) som "beskriver" kjegla; [tex]\large y=\frac{x}{\tan(\alpha)}[/tex]
der [tex]V_1[/tex], slik at

[tex]\large V_1=\pi \int_{o}^{h\tan(\alpha)}\frac{x^{2}}{\tan^2(\alpha)}\,dx[/tex]

[tex]\large V_1=\frac{\pi}{3}h^{3}\tan(\alpha)[/tex]
===
V_2 for halvkula: funksjonen er: [tex]\large y_2=\sqrt{R^2-x^2}[/tex]

[tex]\large V_2=\pi \int_{o}^{h\tan(\alpha)}(R^2 - x^{2})\,dx=\pi\left[R^2x-{1\over 3}x^3\right]_o^{h\tan(\alpha)}[/tex]

[tex]\large V_2=\frac{2\pi}{3}h^{3}\tan^3(\alpha)[/tex]
der
[tex]\large V_{tot}=\pi h^{3}\tan(\alpha)[/tex]

edit: surr
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Innlegg: 8552
Registrert: 21/08-2006 03:46
Sted: Grenland

V_1 er sjølsagt utregna feil, lett å sjekke (hvilket jeg ikke gjorde).
bruker at[tex]\,\,x = y\tan(\alpha)[/tex]
og roterer om y-aksa fra 0 til h

[tex]\large V_1=\pi\int_o^h x^2\,dy=\pi \int_{o}^{h} y^2{\tan^2(\alpha)}\,dy[/tex]

[tex]\large V_1=\frac{\pi}{3}h^{3}\tan^2(\alpha)[/tex]
og
[tex]\large V_2=\frac{2\pi}{3}h^{3}\tan^3(\alpha)[/tex]
derfor er
[tex]\large V(tot)=\frac{2\pi}{3}h^{3}\tan^3(\alpha)+\frac{\pi}{3}h^{3}\tan^2(\alpha)[/tex]
====
største største vinkelen som alfa må ha:

[tex]\frac{dV}{d \alpha}=0[/tex]

fortsetter seinere
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Svar