сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 0 № 3635
i

Си­сте­ма кон­ди­ци­о­ни­ро­ва­ния по­да­ет в салон пас­са­жир­ско­го са­мо­ле­та U  =  15 м3 чи­сто­го воз­ду­ха (без пыли) каж­дую ми­ну­ту. С каж­до­го из пас­са­жи­ров в воз­дух по­па­да­ет по­сто­ян­ное число ча­сти­цы пыли в ми­ну­ту. Кроме того, с гряз­но­го пола в воз­дух также пе­ре­хо­дит по­сто­ян­ное число пы­ли­нок в ми­ну­ту. Борт­про­вод­ник из­ме­ря­ет кон­цен­тра­цию пыли C: ко­ли­че­ство пы­ли­нок в одном ку­би­че­ском сан­ти­мет­ре воз­ду­ха (штук/см3). Если удво­ить ко­ли­че­ство по­да­ва­е­мо­го воз­ду­ха U, то кон­цен­тра­ция пы­ли­нок в воз­ду­хе умень­шит­ся на \Delta C_1=100 штук/см3. А если удво­ить ко­ли­че­ство пас­са­жи­ров, то кон­цен­тра­ция пы­ли­нок в воз­ду­хе уве­ли­чит­ся на \Delta C_2=100 штук/см3. Сколь­ко ча­стиц пыли в се­кун­ду по­па­да­ет в воз­дух с гряз­но­го пола?

Ко­ли­че­ство воз­ду­ха в са­ло­не и кон­цен­тра­ция пыли в про­цес­се по­ле­та не­из­мен­ны. Пыль рас­пре­де­ля­ет­ся рав­но­мер­но по всему объ­е­му са­ло­на, свой­ства пола не за­ви­сят от ко­ли­че­ства пас­са­жи­ров.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

На ри­сун­ке схе­ма­ти­че­ски по­ка­за­но, что про­ис­хо­дит с воз­ду­хом в са­ло­не са­мо­ле­та за одну ми­ну­ту:

—  По­сту­па­ет объем воз­ду­ха без пыли, рав­ный U. В ниж­ней части схемы этому объ­е­му со­от­вет­ству­ет левый кусок.

—  Такой же объем U гряз­но­го воз­ду­ха вы­хо­дит из са­ло­на са­мо­ле­та. Это сле­ду­ет из того, что ко­ли­че­ство воз­ду­ха в са­ло­не со­хра­ня­ет­ся. Оче­вид­но, что ко­ли­че­ство пы­ли­нок, ко­то­рые по­ки­ну­ли са­мо­лет, рав­ня­ет­ся N_out=C U. Ка­жет­ся, что грязи долж­но стать мень­ше, но: в воз­дух по­сту­па­ет N=N_P плюс N_F пы­ли­нок, где мы обо­зна­чи­ли как NP ко­ли­че­ство пы­ли­нок от людей, и NF ко­ли­че­ство пы­ли­нок с полу.

Так как ко­ли­че­ство пы­ли­нок в са­ло­не со вре­ме­нем не ме­ня­ет­ся (кон­цен­тра­ция и объем са­ло­на по­сто­ян­ны), зна­чит, число по­сту­па­ю­щих и вы­хо­дя­щих пы­ли­нок равно друг другу:

 C U=N_o u t=N_P плюс N_F.

Если уве­ли­чить над­дув воз­ду­ха кон­ди­ци­о­не­ром, то пра­вая часть урав­не­ния не из­ме­нит­ся. Зна­чит, при уве­ли­че­нии U в два раза, кон­цен­тра­ция умень­шит­ся в два раза. Ис­хо­дя из усло­вия можно за­пи­сать:

 C минус дробь: чис­ли­тель: C, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби =\Delta C_1=100 левая круг­лая скоб­ка 1/ см в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка

или

C=200 левая круг­лая скоб­ка 1/ см в кубе пра­вая круг­лая скоб­ка .

Рас­смот­рим далее вто­рой слу­чай: когда над­дув оста­ет­ся не­из­мен­ным, а ко­ли­че­ство пас­са­жи­ров удва­и­ва­ет­ся. Во-пер­вых, ве­ли­чи­на NP уве­ли­чит­ся два раза. Во-вто­рых, кон­цен­тра­ция уве­ли­чит­ся от зна­че­ния C до C плюс \Delta C_2, или в  дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби раза. Так же из усло­вия сле­ду­ет, что NF не из­ме­нить­ся. Этих дан­ных до­ста­точ­но, чтобы найти все не­из­вест­ные. На­при­мер, со­ста­вим си­сте­му урав­не­ний, ко­то­рая опи­сы­ва­ет при­ве­ден­ные усло­вия:

C U=N_P плюс N_F,  дробь: чис­ли­тель: 3, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби C U=2 N_P плюс N_F.

Из этих двух урав­не­ний можно по­лу­чить, что:

 N_F= дробь: чис­ли­тель: 1, зна­ме­на­тель: 2 конец дроби C U.

Ве­ли­чи­на CU это, фак­ти­че­ски, ко­ли­че­ство ча­стиц, на­хо­дя­щих­ся в объ­е­ме 15 м3. Таким об­ра­зом, N_F=1500 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 6 , где мы учли, что 1 м в кубе =10 в сте­пе­ни 6 см в кубе . За одну се­кун­ду с пола уле­та­ет в 60 раз мень­ше ча­стиц, то есть  дробь: чис­ли­тель: N_F , зна­ме­на­тель: 60 конец дроби .

 

Ответ: за одну се­кун­ду с пола уле­та­ет 25 умно­жить на 10 в сте­пе­ни 6 ча­стиц пыли.

Классификатор: Экс­пе­ри­мент. Экс­пе­ри­мент 7−9