想設計乙個裝置,是乙個裝水高度為15CM的容器,裡面灌10KG的水,問底部應開乙個多大的孔,水能在五天漏完?

時間 2021-06-03 19:51:01

1樓:

粗略估算一下

不考慮初始靜止到開始漏水的加速過程,不考慮水面的起伏,洞口很小認為出口各點速度均勻

可以認為任何時候從底部漏掉的水就是水面降低的那部分

能量守恆,有mv^2/2=mgh,即出口速度v=√(2gh)

流量(也就是水量變化)dV/dt=洞口面積s*出口速度v=s√(2gh)

假設容器橫截面積S固定,V=Sh,有

S*dh/dt=s√(2gh)

求這個方程有(積分過程略):

st=S√(2h/g)

取g=9.8N/kg,t=24*3600*5=432000s,h=0.15m

得到s/S≈4*10^-7

認為室溫下水密度為1kg/L,總體積就是V=10L,則S=10L/15cm=666.7cm^2

s≈0.00027cm^2=0.027mm^2

也就是大約0.027平方公釐,如果是圓孔的話,直徑差不多0.18公釐左右,和乙個小小的針尖差不多

當然忽略了很多因素,各處水速度的不均、水面的不平、表面張力、水的蒸發等

而且這麼小的孔,表面張力會起非常大的作用,水很可能不是成一條細線留下而是一滴一滴落下,速度就不是均勻的了,總之實際差別會很大,但有一點可以確定的就是,孔會非常小,甚至比一些縫衣針針尖還小,就算做實驗利用日常生活工具不是很好精確加工……

2樓:瘦瘦

不懂……

試驗性的設想一下

我的思路是

設孔的面積為X

10KG=10L=10立方分公尺

將這些水以X為底面積假設成均勻的圓柱體

得出帶X的該圓柱體的高度H

然後水是自然下落的

即加速度=g

加速度有了,路程有了,時間也有了,就能列出解X的等式了吧……哈哈……只要算這個高度H的圓柱體以g的加速度能在120小時正好全部通過這個面積為X的孔就能得出X

說的不對勿怪啊~~~

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