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[Risolto] Problema con cilindro con rialzo conico

  

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In un recipiente cilindrico la circonferenza interna misura 25,12 cm e l'altezza misura $13,5 cm$. Nel fondo del recipiente vi è un rialzo conico, avente la stessa base del cilindro e l'apotema uguale ai $\frac{10}{27}$ dell'altezza del cilindro.
Determina, in chilogrammi, la massa del mercurio che può colmare il recipiente (ricorda che il mercurio ha densità $13,6 kg / dm ^3$ ).
A quale altezza giungerebbe la stessa quantità di' mercurio se nel recipiente non vi fosse il rialzo conico?
(Usa per $\pi$ il valore approssimato 3,14 e arrotonda i risultati ai centesimi.)

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Il raggio della circonferenza interna del cilindro misura $\dfrac{25,12 \, cm}{2 \pi} \,=\, 4 \, cm$

Il volume del contenitore è dato dal volume del cilindro se fosse vuoto meno il volume del cono.

Il volume del cilindro vuoto vale: $\pi \cdot 4^{2} \, cm^{2} \cdot 13,5 \, cm \,=\, 678,24 \, cm^{3} $

Per calcolare il volume del cono mi serve l'altezza; la posso ricavare conoscendo l'apotema $a \, =\, \dfrac{10}{27} \cdot 13,5 \, cm \,=\, 5 \, cm$

L'altezza del cono vale $\sqrt{a^{2} - r^{2}} \, = \, \sqrt{5^{2} - 4^{2}} \,=\, 3 \, cm$

Il volume del cono vale $\dfrac{1}{3} \cdot (\pi \cdot 4^{2}) \, cm^{2} \cdot 3 \, cm \, = \, 50,24 \, cm^{3}$

Il volume del recipiente è quindi $678,24 \, cm^{3} - 50,24 \, cm^{3} \,=\, 628 \, cm^{3}\, =\, 0,628 \, dm^{3}$

La massa di mercurio che può occupare il volume si può calcolare moltiplicando la densità per il volume:

$m \,=\, 13,6 \frac{kg}{dm^{3}} \cdot 0,628 \, dm^{3} \, = \, 8,54 \, kg$

Questa massa di mercurio può occupare un volume di $\dfrac{8,54 \,kg}{13,6 \frac{kg}{dm^{3}}} \, = \, 0,627 \, dm^{3} \, = \, 627 \, cm^{3}$

L'altezza a cui può arrivare la massa di mercurio nel volume cilindrico, senza il rialzo conico, vale:

$\dfrac{627 \, cm^{3}}{16 \pi \, cm^{2}} \, = \, 12,48 \, cm$



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In un recipiente cilindrico la circonferenza interna C misura 25,12 cm e l'altezza h misura 13,5 cm . Nel fondo del recipiente vi è un rialzo conico, avente la stessa base del cilindro e l'apotema a uguale ai 10/27 dell'altezza del cilindro.

Determina, in chilogrammi, la massa del mercurio che può colmare il recipiente (ricorda che il mercurio ha densità 13,6 kg/dm^3 ).

si pongono, per comodità di calcolo, le misure in dm 

raggio r = C/(2*π) = 25,12/62,8 = 0,400 dm

apotema a = 13,5*10/270 = 0,500 dm 

altezza cono = √a^2-r^2 = 0,1√5^3-4^2 = 0,1*3 = 0,300 dm 

volume cono Vco = 3,14*0,4^2*0,3/3 = 0,050 dm^3

Volume cilindro Vci = 3,14*0,4^2*1,35 = 0,678 dm^3

massa m = (Vci-Vco)*13,6 = (0,678-0,050)*13,6 = 8,54 kg 

 

A quale altezza h' giungerebbe la stessa quantità di mercurio se nel recipiente non vi fosse il rialzo conico?

Vci/h = (Vci-Vco)/h'

h' = (0,678-0,050)*1,35/0,678 = 1,250 dm = 12,50 cm 

 



Risposta
SOS Matematica

4.6
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