一个桶里注满水,桶底有一个小洞,水从洞里流出,问水在流出过程中什么时候重心最低。 用字母表示吧。

2024-12-15 00:39:11
推荐回答(5个)
回答1:

试试吧,不一定对。
假设木桶底面h=0(势能0点);木桶的重量m1,重心h1;水的重量m2,重心h2;总体的重心h3;
则有
m1*h1*g+m2*h2*g=(m1+m2)*h3*g;
h3=(m1h1+m2h2)/(m1+h2)=(m1h1+m2h1)/(m1+m2)- (m2h1-m2h2)/(m1+m2);
h3=h1- m2*(h1-h2)/(m1+m2);
很明显:一、h1,m1固定不变;二、随着水位下降,h2变小;三、无论木桶的重心如何,h2一定会有小于h1的时候;
那么我们考虑m2*(h1-h2)/(m1+m2)的最大值,即为h3的最小值;
一、假设木桶内部空间为圆柱体,其地面积为S;
m2=S*h2*水的比重(常数)= c*h2;(c为常数);
m2*(h1-h2)= c*h2(h1-h2);
因为m1+m2>0;所以我们只考虑h1-h2>0的情况,即0当h2=h1/2时, h2(h1-h2)取得最大值;(二次曲线可知, h2(h1-h2)= h1*h1/4 - (h2-h1/2)*(h2-h1/2);)
1.当 h2从h1到h1/2变化时,m2*(h1-h2)分子渐增/(m1+m2)分母渐减,故m2*(h1-h2)/(m1+m2)渐增;
2.考虑 h2从h1/2到0变化时,
h2(h1-h2)关于h2二阶递减;
(m1+m2)=m1+ch2>=m1 关于h2一阶递减;
故m2*(h1-h2)/(m1+m2)关于h2一阶递减;(不太肯定这样说对不对,我也证明不出来,唉)
由1,2可知当h2=h1/2时,h3取得最小值,即整体的重心最低。
二、如果木桶内部为圆锥形,我想了2个圆锥的之差可得水的体积,可是跟h的关系太乱了。我没辙了。哈哈

回答2:

应该是先下降,后上升,应位很容易知道最后瓶子的重心是在原来的位。本题适合采用极限法的思想,也就是在没流之前和流完之后,可以知道重心位置并没有改变,但是过程中怎么变您应该很清楚,其他的似乎不用多说了~~
字母?怎么表示

回答3:

依题意得:当装入水后的桶的重心最低时,重心恰好位于水面上。
设桶的质量为a克,注满需要b克水。不是一般性,设装x克水,桶质量 :水的质量 = a :x。
不妨设桶高为1,则桶的重心位置为1/2 。
由于b克水对应水面高度为1,那么x克水对应水面高度为 x/b,于是水的重心位置为x/2b 。
代入重心最低点的条件得: (a*1/2+x*x/2b)/(a+x) =x/b,解得x=根号下(a^2+ab)-a

回答4:

回答5:

先下降后上升