4.13
水流入一个大型工业储水罐,但流入速率并不恒定。最初,泵以 5 m3/s 的速率供水。
由于持续的系统调整,水流入量正以每秒两立方米的恒定速率增加。
这种稳定变化使得水流流入速率成为时间的线性函数,其中 2 是表示增加速率的斜率,5 是初始流入速率。
目标是求出在任意时刻水箱中储存的水的总体积。这需要通过不定积分来实现,即通过对水的流入速率随时间进行积分,从而求得水的总体积。
与在特定时刻分析流入量不同,积分提供了一个关于时间的单一函数,用于表示水的总体积。
对线性流入速率进行积分会引入一个二次项,该二次项表明水体积呈加速增长,而线性项则反映由初始流入速率带来的恒定增长。
最后,积分常数由 t 等于零时的体积函数给出,这对应于水箱中水的初始体积。
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