Navigace

Hlavní nabídka
Obsah


Vynoření rotačního kužele

Rotační kužel výšky , poloměru podstavy je ponořen ve válcové nádobě (poloměr podstavy ), jeho špička se dotýká hladiny. Určete práci síly potřebnou k vynoření kužele tak, aby se jeho podstava dotýkala hladiny.

Dáno:

Řešení:

V obecné poloze kužele platí rovnice rovnováhy

(1)

kde

(2)

je tíhová síla kužele,

(3)

je síla vztlaková, míra z je vzdálenost špičky kužele od nové hladiny, poloměr řezu kužele v této vzdálenosti.

Z podobnosti trojúhelníků (obr. 2) platí

(4)

Při vynořování kužele klesá hladina kapaliny v nádobě - vynořená špička kužele o výšce vzhledem k původní výšce uvolnila objem v nádobě (rovnost vyšrafovaných objemů); platí

(5)

odtud vyjde po úpravě


do toho vztahu dosadíme z rovnice

(6)

Vrátíme se k vztlakové síle , kde po dosazení bude


Hledaná mechanická práce je

(7)

Nyní zderivujeme rovnici


a odtud


a tento výraz dosadíme do


Došlo ke změně horní meze integrálu, protože jsme integrovali podle z.

Poznámka:
Pro případ konstantní výšky , t.j. (jezero, moře), vyjde



Zpracoval: Radek Zbončák