Οι μηχανές Α, Β και Γ πρέπει να δουλεύουν ταυτόχρονα για 6 ώρες, η κάθε μια με τον δικό της σταθερό ρυθμό, ώστε να ολοκληρώσουν μια κατασκευή. Μια μέρα χάλασε η μηχανή Γ και οι υπόλοιπες δυο χρειάστηκαν 10 ώρες για να ολοκληρώσουν την ίδια κατασκευή. Σε πόσες ώρες θα ολοκληρωθεί η κατασκευή αν κάποια μέρα χαλάσουν οι μηχανές Α και Β;
Λύση:Βήμα 1: Ορισμός μεταβλητών
Έστω οι σταθεροί ρυθμοί των μηχανών Α, Β και Γ είναι αντίστοιχα a, b, g (μονάδες έργου ανά ώρα). Το συνολικό έργο θεωρούμε ότι είναι 1 κατασκευή.
Βήμα 2: Εξίσωση με όλες τις μηχανές
Αν δουλεύουν και οι τρεις μαζί για 6 ώρες, ολοκληρώνουν το έργο:
$6(a + b + g) = 1$
Άρα:
$a + b + g = \frac{1}{6}$
Βήμα 3: Εξίσωση με Α και Β μόνο
Αν χαλάσει η Γ, τότε οι Α και Β ολοκληρώνουν το έργο σε 10 ώρες:
$10(a + b) = 1$
Άρα:
$a + b = \frac{1}{10}$
Βήμα 4: Υπολογισμός ρυθμού της Γ
Αφαιρώντας τις εξισώσεις:
$g = \frac{1}{6} - \frac{1}{10} = \frac{5 - 3}{30} = \frac{2}{30} = \frac{1}{15}$
Άρα η Γ ολοκληρώνει μόνη της το έργο σε 15 ώρες.
Βήμα 5: Σενάριο με Α και Β εκτός λειτουργίας
Αν χαλάσουν οι Α και Β, θα δουλεύει μόνο η Γ, με ρυθμό:
$g = \frac{1}{15}$
Χρόνος για να ολοκληρωθεί το έργο:
$t = \frac{1}{g} = 15$
Βήμα 6: Επαλήθευση
Με όλες τις μηχανές: $a + b + g = \frac{1}{6}$ (σωστό).
Με Α και Β: $a + b = \frac{1}{10}$ (σωστό).
Με Γ μόνη: χρόνος $= 15$ ώρες. Τα δεδομένα ταιριάζουν.
Τελική απάντηση
Ε
Θεωρία
Ρυθμοί εργασίας
Ο ρυθμός εργασίας ορίζεται ως το έργο που εκτελείται ανά μονάδα χρόνου. Αν μια μηχανή ολοκληρώνει ένα έργο σε χρόνο t, τότε ο ρυθμός της είναι $ \frac{1}{t} $ έργα ανά ώρα.
Συνδυασμός ρυθμών
Όταν πολλές μηχανές εργάζονται ταυτόχρονα, οι ρυθμοί τους προστίθενται αλγεβρικά. Αν οι ρυθμοί είναι $r_1, r_2, \dots, r_n$, τότε ο συνολικός ρυθμός είναι $R = r_1 + r_2 + \dots + r_n$.
Χρόνος ολοκλήρωσης
Ο χρόνος ολοκλήρωσης ενός έργου με συνολικό ρυθμό $R$ είναι $T = \frac{\text{Συνολικό έργο}}{R}$. Για ένα έργο μονάδας, $T = \frac{1}{R}$.
Αφαίρεση ρυθμών
Αν γνωρίζουμε τον συνολικό ρυθμό για όλες τις μηχανές και τον ρυθμό κάποιου υποσυνόλου, μπορούμε να βρούμε τον ρυθμό της εναπομείνασας μηχανής αφαιρώντας τους γνωστούς ρυθμούς.