Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Практические занятия по математике.doc
Скачиваний:
4
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
5.67 Mб
Скачать

§ 4. Вычисление работы, производимой при поднятии груза

  1. Цилиндрическая цистерна с радиусом основания 0,5 м и высотой 2 м заполнена водой. Вычислить работу, которую необ­ходимо произвести, чтобы выкачать воду из цистерны.

О Выделим на глубине х горизонтальный слой высотой dx (рис. 84). Работа А, которую надо произвести, чтобы поднять слой воды весом Р на высоту х, равна Рх.

Изменение глубины х на малую величину dx вызовет изменение объема

  • на величину dV=nr2dx и изменение веса Р на величину1 dP=9S01nr2dx; при этом совершаемая работа А изменится на величину dА = 9807nr2xdx. Проинтегрировав это равенство при изменении х от 0 до Я, получим

н

А = j 9807яг2х<йс=4903яг2Я2 = 4903я-0,25-22 = 4903я (Дж). ф

о

  1. Вычислить работу, которую надо произвести, чтобы вы­качать воду из резервуара конической формы с вершиной, обращен­ной книзу. Резервуар наполнен доверху водой. Радиус основания конуса R= 1м, высота конуса 2 м.

О Выделим на глубине л; горизонтальный слой высотой dx (рис. 85). Работа А, совершаемая на поднятие слоя воды весом Р, зависит от высоты его подъема х. Изменение глубины х на малую величину dx вызовет изменение объема V на величину

(*)

AV=nr2dx

(элементарный слой принимаем за цилиндр ввиду малости dx; г—радиус основания слоя). Выразим г через переменную х и постоянные R и Я. Из

Л

подобия треугольников АОС и АО^В имеем r:R=(H—x):H, откуда г=—х

Я

х(Я—x)=R х. Подставив значение г из последнего равенства в

Я

Вес АР слоя воды в объеме AV (плотность воды 1000 кг/м3) составляет

выражение (*), получим

При изменении Р на величину АР совершаемая работа А изменится на величину

<^4=9807я^Л—xdx. (**)

Проинтегрировав равенство (**) при изменении л: от 0 до Н, получим

у4=|*9807тс^/?—jj*) xdx=^9807nR2^x-^jj-+jjjjdx= о о

if*2 2*3 *4Т 9807 , ,

=9807яЛ y--—+—^—nR Н .

Подставив числовые значения R и Я, находим

22

Л = 9807я12 —=3269л (Дж). ф

  1. Прямоугольный резервуар, основанием которого служит квадрат со стороной 3 м, а высота равна 2 м, заполнен водой. Вычислите работу, которую необходимо произвести, чтобы выка­чать воду из резервуара.

  2. Цилиндрический резервуар с радиусом основания 2 м и высотой 3 м заполнен водой. Вычислите работу, которую необхо­димо произвести, чтобы выкачать воду из резервуара.

  3. Вычислить работу, которую нужно произвести, чтобы выка­чать воду из ямы, имеющей форму конуса (с вершиной на дне), высота которого #=1м, а радиус основания R=2 м.

  4. Вычислите работу, которую необходимо произвести, чтобы выкачать воду из котла, имеющего форму полушара с радиусом R= 1 м.

  5. Вычислите работу, совершаемую при выкачивании воды из наполненного доверху котла, имеющего форму параболоида враще­ния (с вершиной внизу). Глубина котла Н= 1 м, радиус основания R = 2 м.

§ 5. Вычисление силы давления жидкости

Значение силы Р давления жидкости на горизонтальную площадку зависит от глубины погружения х этой площадки, т. е. от расстояния площадки до поверхности жидкости.

Сила давления (Н) на горизонтальную площадку вычисляется по формуле

Р=9807 dSx,

где 5 — плотность жидкости, кг/м3; S—площадь площадки, м2; х—глубина погружения площадки, м.

Если площадка, испытывающая давление жидкости, не горизонта­льна, то давление на нее различно на разных глубинах, следовательно, сила давления на площадку есть функция глубины ее погружения Р(х).