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水管问题
从数学的内容来看,水管问题与工程问题是一样的.水池的注水或排水相当于一项工程,注水量或排水量就是工作量.单位时间里的注水量或排水量就是工作效率.至于又有注入又有排出的问题,不过是工作量有加有减罢了.因此,水管问题与工程问题的解题思路基本相同.
例15 甲、乙两管同时打开,9分钟能注满水池.现在,先打开甲管,10分钟后打开乙管,经过3分钟就注满了水池.已知甲管比乙管每分钟多注入0.6立方米水,这个水池的容积是多少立方米?
甲每分钟注入水量是
乙每分钟注入水量是
因此水池容积是
答:水池容积是27立方米.
例16 有一些水管,它们每分钟注水量都相等.现在
按预定时间注满水池,如果开始时就打开10根水管,中途不增开水管,也能按预定时间注满水池.问开始时打开了几根水管?
答:开始时打开6根水管.
例17 蓄水池有甲、丙两条进水管,和乙、丁两条排水管.要灌满一池水,单开甲管需3小时,单开丙管需要5小时.要排光一池水,单开乙管需要
、乙、……的顺序轮流打开1小时,问多少时间后水开始溢出水池?
,否则开甲管的过程中水池里的水就会溢出.
以后(20小时),池中的水已有
此题与广为流传的“青蛙爬井”是相仿的:一只掉进了枯井的青蛙,它要往上爬30尺才能到达井口,每小时它总是爬3尺,又滑下2尺.问这只青蛙需要多少小时才能爬到井口?
看起来它每小时只往上爬3- 2= 1(尺),但爬了27小时后,它再爬1小时,往上爬了3尺已到达井口.
因此,答案是28小时,而不是30小时.
例18 一个蓄水池,每分钟流入4立方米水.如果打开5个水龙头,2小时半就把水池水放空,如果打开8个水龙头,1小时半就把水池水放空.现在打开13个水龙头,问要多少时间才能把水放空?
解:先计算1个水龙头每分钟放出水量.
2小时半比1小时半多60分钟,多流入水
4 × 60= 240(立方米).
时间都用分钟作单位,1个水龙头每分钟放水量是
240 ÷ ( 5× 150- 8 × 90)= 8(立方米),
8个水龙头1个半小时放出的水量是
8 × 8 × 90,
其中 90分钟内流入水量是 4 × 90,因此原来水池中存有水 8 × 8 × 90-4 × 90= 5400(立方米).
打开13个水龙头每分钟可以放出水8×13,除去每分钟流入4,其余将放出原存的水,放空原存的5400,需要
5400 ÷(8 × 13- 4)=54(分钟).
答:打开13个龙头,放空水池要54分钟.
水池中的水,有两部分,原存有水与新流入的水,就需要分开考虑,解本题的关键是先求出池中原存有的水.这在题目中却是隐含着的.
例19 一个水池,地下水从四壁渗入池中,每小时渗入水量是固定的.打开A管,8小时可将满池水排空,打开C管,12小时可将满池水排空.如果打开A,B两管,4小时可将水排空.问打开B,C两管,要几小时才能将满池水排空?
解:设满水池的水量为1.
A管每小时排出
A管4小时排出
因此,B,C两管齐开,每小时排水量是
B,C两管齐开,排光满水池的水,所需时间是
答: B, C两管齐开要 4 小时 48分才将满池水排完.
本题也要分开考虑,水池原有水(满池)和渗入水量.由于不知具体数量,像工程问题不知工作量的具体数量一样.这里把两种水量分别设成“1”.但这两种量要避免混淆.事实上,也可以整数化,把原有水设为8与12的最小公倍数 24.
17世纪英国伟大的科学家牛顿写过一本《普遍算术》一书,书中提出了一个“牛吃草”问题,这是一道饶有趣味的算术题.从本质上讲,与例18和例19是类同的.题目涉及三种数量:原有草、新长出的草、牛吃掉的草.这与原有水量、渗入水量、水管排出的水量,是完全类同的.
例20 有三片牧场,场上草长得一样密,而且长得一
草;21头牛9星期吃完第二片牧场的草.问多少头牛18星期才能吃完第三片牧场的草?
解:吃草总量=一头牛每星期吃草量×牛头数×星期数.根据这一计算公式,可以设定“一头牛每星期吃草量”作为草的计量单位.
原有草+4星期新长的草=12×4.
原有草+9星期新长的草=7×9.
由此可得出,每星期新长的草是
(7×9-12×4)÷(9-4)=3.
那么原有草是
7×9-3×9=36(或者12×4-3×4).
对第三片牧场来说,原有草和18星期新长出草的总量是
这些草能让
90×7.2÷18=36(头)
牛吃18个星期.
答:36头牛18个星期能吃完第
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