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趣味的数学-81 2019-09-05 20:18:12

趣味的数学-81


一男孩滚出了两个雪球。大雪球的直径是小雪球的2倍。他把两个雪球一起放入温暖的室内,雪球的表面都曝露在室内温暖的空气里,它们一起开始融化。假设它们融化的速率与它们的表面积成正比。

问:当大雪球融去一半的体积时,小雪球的体积还剩下多少?


【提示】

【先证明:雪球融化的速率与它们的表面积成正比,即表明雪球融化的速率与它们半径的减少成正比,与它们的体积无关】


【MM, 1944-1945, problem 557】


浏览(641) (0) 评论(21)
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文章评论
作者:嘎拉哈 留言时间:2019-09-10 01:57:34

【先证明:雪球融化的速率与它们的表面积成正比,即表明雪球融化的速率与它们半径的(平方)减少成正比,与它们的体积无关】

v=kr^3

dv/dt = 3kr^2(dr/dt) = -cr^2

dr/dt = - c/3/k = const.  即在给定的时间内,大小雪球的半径缩减量相同。

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作者:Laober 留言时间:2019-09-09 19:22:08

老顾:你的英翻汉出了几次错了!以后直接上原题吧!

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作者:gugeren 回复 蒋大公子 留言时间:2019-09-09 13:02:06

【应该是与它们半径的平方减少成正比】

对,这个表述准确。我前面的表述不够精确。

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作者:蒋大公子 回复 蒋大公子 留言时间:2019-09-09 05:43:30

R^2/r^2=S/s

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作者:蒋大公子 留言时间:2019-09-09 05:41:33

【雪球融化的速率与它们的表面积成正比,即表明雪球融化的速率与它们半径的减少成正比,】应该是与它们半径的平方减少成正比,

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作者:gugeren 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 20:11:29

这就是了。

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作者:嘎拉哈 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 19:53:29

3 小雪球的剩余半径 Rsr =2x[(1/2)^(1/3) -1/2]xRs0

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作者:嘎拉哈 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 19:48:30

c<>r 意味着,在给定的时间内,大小雪球的半径缩减量相同,即

dRL = dRS =dR (d 代表希腊字母delta)

1 大雪球体积缩减一半时的所剩半径 RLR:

(1/2)VL= (1/2)kR^3 =k[(1/2)^(1/3)R]^3 =k(RLR)^3

所以,RLR=(1/2)^(1/3)R =0.8R 

2 大小雪球的半径缩减量缩减量 dR:

dR = R-RLR= [1-(1/2)^(1/3)]R

3 小雪球的剩余半径: Rs=RL/2 - dR = [1/2 - 1+(1/2)^(1/3)]RL = 2x[(1/2)^(1/3) -1/2]^3 x Rs

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作者:嘎拉哈 回复 gugeren 留言时间:2019-09-06 19:19:13

单位时间内雪球体积的收缩量(即体积缩减的速率)与单位时间内所接收到的总热量成正比,等价于

单位时间内所接收到的总热量与雪球的表面积成正比。这是一个非常make sense 的物理假定。

<>: 与xxx成正比。

dV<>cr^2 <> kr^3 , 因此,体积融化率应当具有r的量纲。即:c<>r

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作者:gugeren 回复 Laober 留言时间:2019-09-06 18:50:32

【雪球融化的速率与它们的表面积成正比】

即雪球融化的速率与它们半径的平方成正比,而不是与它们半径的立方成正比。

怎么绕糊涂了?

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作者:Laober 留言时间:2019-09-06 18:43:24

唉,老顾:你自己把自己绕糊涂了!

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作者:gugeren 回复 Laober 留言时间:2019-09-06 18:28:47

注意:【雪球融化的速率与它们的表面积成正比】【与它们的体积无关】

老嘎的答案是对的。但是他至少应该说明这些数据是怎么出来的。

估计他是利用比例来计算的。

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作者:Laober 留言时间:2019-09-06 18:21:54

大雪球体积:8V;小雪球体积:V

大雪球面积:4A;小雪球面积:A

大雪球融化速度:4;小雪球融化速度:1

当大雪球融化一半:4V

小雪球融化:1V

所以小雪球所剩为0。

两个老糊涂:想清楚了吗?

老顾:你连球的体积公式,表面积公式都不熟悉?

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作者:gugeren 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 18:11:54

【8x[(1/2)^(1/3) -1/2]^3】

能说明是什么意思吗?

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作者:嘎拉哈 回复 gugeren 留言时间:2019-09-06 17:48:12

【确实是0.2XXX。但他的方法错误】

----

8x[(1/2)^(1/3) -1/2]^3 = 0.202676

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作者:gugeren 回复 Laober 留言时间:2019-09-06 17:14:46

0也不对。没有融化完啊。

确实是0.2XXX。但他的方法错误。

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作者:Laober 留言时间:2019-09-06 16:54:41

还剩下0

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作者:gugeren 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 12:42:28

虽然结果很近似,但是计算方法是错误的。

这个结果只能作为估计用。

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作者:嘎拉哈 回复 gugeren 留言时间:2019-09-06 10:49:27

算少了2^3 =8倍。

只剩下原来体积的: 8X[(1/2)^(1/3) -1/2]^3 = 0.2倍。

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作者:gugeren 回复 嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 08:02:14

不对,没有这么简单的。

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作者:嘎拉哈 留言时间:2019-09-06 02:26:26

只剩下原来体积的 [(1/2)^(1/3) -1/2]^3 = 0.025

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