Задачи › Скорость заполнения, потоки, «пробки»

Нитка с катушки

  1. Нитка с катушки

    Всесибирская 2025/26, заключительный этап, 7 кл. · №25491

    Швейная машинка подаёт нитку с катушки с постоянной скоростью. Замечено, что радиус намотки нитки на катушку уменьшился в \(k\) раз за время \(t\). За какое время \(T\) после этого радиус намотки ещё раз уменьшится в \(k\) раз? Считайте, что нитка сматывается по сечению катушки также равномерно. Справка: возможно будет полезна формула площади окружности: \(S=\pi r^2\), где \(r\) — радиус окружности, а \(\pi\approx3{,}14\).

    ▶ПодсказкаСкрыть: подсказка
    Подсказка

    Выразите уменьшение площади сечения намотки через радиус и через скорость подачи нитки и толщину нитки. Сравните два случая.

    ▶ОтветСкрыть: ответ
    Ответ

    \(T=\dfrac{t}{k^2}\).

    ▶РешениеСкрыть: решение
    Решение

    Пусть начальный радиус равен \(k^2r\); затем он уменьшается до \(kr\). Площадь намотки уменьшится на $$\Delta S=\pi\left(k^4r^2-k^2r^2\right)=\pi k^2(k^2-1)r^2.$$ С другой стороны, \(\Delta S=Vtd\), где \(V\) — скорость подачи нитки, \(d\) — толщина нитки. Отсюда $$\pi k^2(k^2-1)r^2=Vtd.   (1)$$

    Далее радиус намотки ещё раз уменьшается в \(k\) раз: был \(kr\), стал \(r\). Аналогично имеем $$\pi(k^2-1)r^2=VTd.   (2)$$

    Делим уравнение (1) на уравнение (2): $$k^2=\dfrac{t}{T} \Rightarrow T=\dfrac{t}{k^2}.$$

    Прочитали решение — спросите себя, как можно было до этого додуматься. А через день-два решите задачу заново, не подглядывая.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиНашли ошибку?

Похожие задачи