Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Moderators: dirkwb, Xilvo

Forumregels
(Middelbare) school-achtige vragen naar het forum "Huiswerk en Practica" a.u.b.
Zie eerst de Huiswerkbijsluiter
Reageer
Berichten: 2.589

Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Gegeven is een cone:

Afbeelding

Men vraagt mij om de verandering in hoogte te bepalen.

Dit indien we weten dat de straal van de cone (grondoppervlak op tekening met r) 5 meter is de hoogte 10 meter en de snelheid van water toevoer 3.14m^3.

Ik los dit als volgt op:
\(v=\frac{1}{3}\pi r^2h\)
is het volume van zo'n totale cone.

Dus de verandering van dergerlijk volume is
\(\frac{dv}{dt}=\frac{1}{3} \pi 2 r \frac{dr}{dt} h + \frac{1}{3} \pi r^2 \frac{dh}{dt} \)
Ik denk te weten dat de twee aangeduide hoek even groot zouden moeten zijn dus volgt ook dat hun tangens gelijk moeten zijn of nog
\(tg(\theta)=\frac{h}{r}=\frac{10}{5}=2\)
omdat die
\(tg(\theta)=ct\)
volgt nu
\( 0=\frac{\frac{dh}{dt}*r-h*\frac{dr}{dt}}{r^2}\)
hier uit volgt na reken werk dat
\(\frac{r^2}{h}\frac{dh}{dt}=\frac{dr}{dt}\)
zodat ik dit kan invullen in mijn eerste vergelijking om dan samen met het feit dat mij straal op
\(h=7.8m\)
3.75 moet zijn volgende te bekomen:
\( \frac{dv}{dt}=\frac{2}{3}\frac{\pi 3.75^3}{7.5} \frac{dh}{dt} + \frac{1}{3} \pi 3.75^2 \frac{dh}{dt}\)
Waaruit ik nu
\(\frac{dh}{dt}\)
kan halen om zodus
\(\frac{d}{dt}=0.10666\)
te bekomen.

Echter het zou
\(0.64\)
moeten zijn. Kan mij iemand vertellen waarom dit fout is? waarom deze denkwijze mss fout is? Of mis ik gewoon ergens?

Groeten dank bij voorbaat.

Berichten: 169

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

De vraagstelling is me niet echt duidelijk:

De straal van de kegel bij een hoogte van 7.8 is niet gelijk aan 3.75, maar 1.25.

Ook druk je een snelheid uit in m^3, dit klopt niet.

Zoals je ziet is een goede vraagstelling best handig en nodig!

Melissa

Berichten: 2.589

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Dus gegeven een cone men vult deze me water aan een snelheid van
\(3.14\frac{m^3}{\min}\)
gegeven is dat de straal van de bodem 5 meter is de hoogte gelijk aan 10 meter.

Indien er water wordt ingedaan dan zal de hoogte van dit water tov het grondvlak stijgen maw de afstand tussen de basis en het wateroppervlak zal toenemen.

Berken deze verandering indien het water op 7.5 meter hoog staat.

Idd die straal dat is een eerste fout. Mag ik de volgende redenering doorvoeren?
\( 0=\frac{\frac{dh}{dt}*r-h*\frac{dr}{dt}}{r^2}\)
Groeten. Dank bij voorbaat.

Gebruikersavatar
Berichten: 3.330

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Ik kom .738 m/min uit als ge zeker zijt van je uitkomst is het niet nodig...
Volgens mijn verstand kan er niets bestaan en toch bestaat dit alles?

Berichten: 2.589

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Er zit al een fout in dat stuk namelijk zo als Melissa terecht aanhaalde de straal is niet 3.75 maar wel 1.25 dus ik zal opnieuw moeten gaan rekenen daar niet van.

Maar probleem is nu dan nog of ik wel volgende redenering mag doorvoeren
\( 0=\frac{\frac{dh}{dt}*r-h*\frac{dr}{dt}}{r^2}\)
kan me hier iemand bij helpen?

Groeten.

Berichten: 169

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Neen, dit mag niet. Je zoekt het net iets te ver.

Je kan namelijk heel simpel zeggen dat

dr/dt = d(h/2)/dt en dus dr/dt = 1/2 * dh/dt

Dit invullen in de formule
\(\frac{dv}{dt}=\frac{1}{3} \pi 2 r \frac{dr}{dt} h + \frac{1}{3} \pi r^2 \frac{dh}{dt} \)
geeft met r=1.25 en h=2.5 en watertoevoer pi m^3/min exact dh/dt = 0.64 m/min (een goede gewoonte om altijd de eenheden bij te zetten).

Melissa

Berichten: 169

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Sorry, hetgeen jij doet, mag wel, maar je had een fout gemaakt in de uitrekening ervan:
\( 0=\frac{\frac{dh}{dt}*r-h*\frac{dr}{dt}}{r^2}\)
hieruit volgt NIET dat
\(\frac{r^2}{h}\frac{dh}{dt}=\frac{dr}{dt}\)
maar wel dat
\(\frac{r}{h}\frac{dh}{dt}=\frac{dr}{dt}\)
en vermits r altijd gelijk is aan h/2 komt dit net hetzelfde resultaat uit als ik in bovenstaand antwoord reeds heb gegeven.

Melissa

Berichten: 2.589

Re: Bepaal verandering hoogte van water in cone.

Oké bedankt hebbes. Groeten.

Reageer