2.3
Un serbatoio d'acqua si riempie e svuota simultaneamente, causando variazioni del livello dell'acqua a causa di diseguali flussi di ingresso e scarico. L'obiettivo è scoprire quanto tempo ci vuole perché il serbatoio si svuoti. Questo si esprime come il rapporto tra volume d'acqua e velocità di drenaggio, che cambia nel tempo poiché entrambi sono funzioni differenziabili nel tempo.
Quando l'acqua entra nel serbatoio, il volume totale aumenta leggermente, mentre anche la velocità di drenaggio varia a causa delle modifiche del sistema. Questi piccoli cambiamenti influenzano il quoziente complessivo volume/drenaggio.
Per trovare il tasso di variazione del quoziente, si considera la variazione del quoziente su un piccolo intervallo di tempo, e poi si divide questa variazione per quell'intervallo.
Introducendo un limite quando l'intervallo di tempo si avvicina a zero, il delta R si avvicina anche a zero perché R varia continuamente nel tempo, semplificando il denominatore. Utilizzando la definizione di derivate, si deriva la regola del quoziente.
È uguale alla velocità di drenaggio moltipiata per la derivata del volume, meno il volume moltificato per la derivata della velocità di drenaggio, tutto diviso per il quadrato della velocità di drenaggio.
Questa espressione finale mostra come il rapporto tra il volume d'acqua e la velocità di drenaggio varia nel tempo. In generale, questa espressione riguarda anche come il rapporto di due funzioni arbitrarie cambia nel tempo.
La regola del quoziente è una tecnica fondamentale della derivazione nel calcolo differenziale, utilizzata per derivare funzioni espresse come rapport…
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