当前位置:课堂首页 >> 课程导航 >> 1.3.6 初等数学建模问题[9]
 
 

人工瀑布是生活中常见的,如果设置挑水坎,水流冲出挑水坎再下落将形成抛物线形状水流 。为形成瀑布,挑水坎的设计(涉及角度和挑水坎的高度),水流速度等都是必须考虑的问题。

模型假设

1. 水槽是光滑的,使水流的速度在槽内保持匀速 6m/分,空气阻力不计。

2. 瀑布的纵断面情形不计,只考虑瀑布二维曲线形状(如图1-13)。

3. 挑水坎与水槽面形成的角度为 ,坡长为 ,开始时刻 时,水流冲出端点

模型建立与求解

   以挑水坎端点 为原点,水流挑出的水平方向为 轴正向,垂直向上方向为 轴正向建立
平面直角坐标系,则水流截面曲线形状应为开口向下的抛物线。注意到题意,视冲出的水流为抛射体运
动,则不计空气阻力时,抛物线上任一点 的参数方程为

其中 为参数, 为重力加速度, 依次为初始速度 的水平、铅直分量,即有

注意到 是水流进入到挑水坎时刻的速度,应为 6m/分,由能量平衡以及力的分解原理知

 
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