有一盛满了水的圆锥形漏斗,高为,顶角为,漏斗下面有面积为的孔,求水面高度变化的规律及水流完所需的时间
水从孔口流出的流量是单位时间内流出孔口的水的体积,即,又从力学知道,其中为流量系数,为孔口截面积,为重力加速度,为水面到孔口的高度,于是有:
即
设在时刻水面高度为,,于是在时间间隔内漏斗流出的水的体积,即水体积的改变量:
因此可得:
并由初始条件可得:
两端积分可得:
代入初值条件得,于是有:
代入,即得:
代入得流完所需时间