Задачи › Оценки, размерность и подобие

Колонна из песка

  1. Колонна из песка

    ВсОШ 2013/14, 11 кл.
    4/10

    Как-то теоретик Баг, гуляя по берегу моря, увидел как отдыхающий строил замок из песка (рис. 1). Он решил узнать, какой максимальной высоты колонну можно построить из влажного песка. В одной из работ Леонарда Эйлера он обнаружил, что максимальная высота цилиндрической колонны, изготовленной из однородного и изотропного материала, может быть рассчитана по формуле \[H = 1{,}25\cdot E^{\alpha}R^{\beta}\rho^{\gamma}g^{\lambda},\] где \(\alpha\), \(\beta\), \(\gamma\) и \(\lambda\) — некоторые числовые коэффициенты, \(R\) — радиус колонны, \(\rho\) — плотность материала, из которого она изготовлена, \(g\) — ускорение свободного падения, \(E\) — модуль Юнга. Баг рассчитал, что если колонну сделать из влажного песка, то при её радиусе \(R_1 = 5\) см высота колонны окажется \(1{,}0\) м. Друг Бага, экспериментатор Глюк, решил собрать более «солидную» колонну. Он сделал радиус её основания \(R_2 = 15\) см. Колонна какой высоты получилась у Глюка?

    Рисунок

    Справочные данные: плотность влажного песка \(\rho = 1{,}5 \times 10^3\) кг/м\(^3\), его модуль Юнга \(E = 3{,}0 \times 10^6\) Па, ускорение свободного падения \(g = 9{,}8\) м/с\(^2\).

    Примечание. Модуль Юнга — это коэффициент пропорциональности между давлением (или растяжением), действующим на плоскую поверхность исследуемого образца, и его относительным сжатием (удлинением).

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Из размерностей величин \(E\), \(\rho\), \(g\) и \(R\) составьте безразмерную комбинацию: так найдутся показатели степеней в формуле высоты колонны.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи