Kurven til vannstrålen fra en kran

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.

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

Post Reply
Gommle
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 857
Joined: 21/05-2007 20:05

Anta at du har en vannkran som spruter ut vann loddrett. Vannet er uten luft/bobler, og overflatespenningen kan neglisjeres (den bidrar kun til å holde strålen sammen).

Hvilken kurve skaper radiusen til vannstrålen på vei nedover?
Janhaa
Boltzmann
Boltzmann
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

Med forbehold:

Hvis man betrakter dette som et legeme som beveger seg i tyngdefeltet, bare påvirka av tyngdekrafta, så tipper jeg en sykloide kurve.

Jfr brakistokrone problemet.
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

ER vel regnet ut tidligere på forumet. Postet av meg tror jeg i nøtteposeforumet ^^
"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
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

Nebuchadnezzar wrote:ER vel regnet ut tidligere på forumet. Postet av meg tror jeg i nøtteposeforumet ^^
har du den Nebu, linken...?
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Nebuchadnezzar
Fibonacci
Fibonacci
Posts: 5648
Joined: 24/05-2009 14:16
Location: NTNU

Leste problemet helt feil. Tenkte noe med en sylinder, et hull og vann som rant ut.
"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
Posts: 8552
Joined: 21/08-2006 03:46
Location: Grenland

Nebuchadnezzar wrote:Leste problemet helt feil. Tenkte noe med en sylinder, et hull og vann som rant ut.
diff. likning og Toricelli's Principle, kan hende...
La verken mennesker eller hendelser ta livsmotet fra deg.
Marie Curie, kjemiker og fysiker.

[tex]\large\dot \rho = -\frac{i}{\hbar}[H,\rho][/tex]
Gommle
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 857
Joined: 21/05-2007 20:05

Usikker på løsningen her, men om det er det jeg tror det er, er dette et hint:

Vannet som passerer gjennom et xy-plan per sekund, er likt for alle z. Ved hjelp av energibevaring kan også farten ved en høyde finnes.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

Ikke sikker på om jeg helt forsto oppgaven.. Kan du gi en litt mer utfyllende beskrivelse av problemstillingen?
Gommle
Grothendieck
Grothendieck
Posts: 857
Joined: 21/05-2007 20:05

Image

Finn r(h), hvor r er radiusen til vannstrålen.
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

Får vel at gjennomstrømningen [tex]\frac{dh}{dt}r(h)^2[/tex] må være konstant. Siden hastigheten er tilnærmet [tex]v=v_0+gt[/tex] finner vi radien som en funksjon av tida. Men sammenhengen mellom høyde og tid er jo tilnærmet [tex]h=v_0 t+0.5gt^2[/tex], så man kan ikke uttrykke tida som funksjon av høyden. Der stopper det opp litt.
mrcreosote
Guru
Guru
Posts: 1995
Joined: 10/10-2006 20:58

Trur du er godt i gang der, plutarco, løser vi annengradsligninga med i t og setter inn i uttrykket for farta får vi [tex]v(h)=\sqrt{v_0^2+2gh}[/tex] (det er dette vi en gang i tida kalte den tidløse formelen trur jeg), og siden [tex]r(h)^2v(h)[/tex] som du sier er konstant får vi ved å bruke initialbetingelsene [tex]v(0)=v_0[/tex] og [tex]r(0)=r_0[/tex] at [tex]r(h)^2v(h)=r_0^2v_0[/tex] for alle h. Skriver vi om, setter inn for v(h) og løser for r(h) får vi [tex]r(h)=r_0\left(\frac{v_0^2}{v_0^2+2gh}\right)^{\frac14}[/tex].

I et mer familiært koordinatsystem med et passelig origo og passelig strukne akser blir dette noe sånt som [tex]y=-x^{-4}[/tex].
Gustav
Tyrann
Tyrann
Posts: 4563
Joined: 12/12-2008 12:44

mrcreosote wrote:Trur du er godt i gang der, plutarco, løser vi annengradsligninga med i t og setter inn i uttrykket for farta får vi [tex]v(h)=\sqrt{v_0^2+2gh}[/tex][/tex].
Hm, jeg må ha vært lettere bevisstløs da jeg så på dette sist..
Post Reply