Η βρύση Α γεμίζει ένα άδειο ντεπόζιτο σε 10 ώρες ενώ η βρύση Β γεμίζει το ίδιο ντεπόζιτο σε 5 ώρες. Αν το ντεπόζιτο είναι άδειο και ανά ώρα ανοίγουμε εναλλάξ τις δυο βρύσες ξεκινώντας από την Α, σε πόσες ώρες θα γεμίσει το ντεπόζιτο;
Λύση:Βήμα 1: Ρυθμός ροής κάθε βρύσης
Η βρύση Α γεμίζει το ντεπόζιτο σε 10 ώρες, άρα ο ρυθμός της είναι:
$ \frac{1}{10} $ (ντεπόζιτα ανά ώρα)
Η βρύση Β γεμίζει το ντεπόζιτο σε 5 ώρες, άρα ο ρυθμός της είναι:
$ \frac{1}{5} $ (ντεπόζιτα ανά ώρα)
Βήμα 2: Ροή ανά ζεύγος ωρών
Την πρώτη ώρα ανοίγει η Α, τη δεύτερη η Β. Σε δύο ώρες γεμίζουν:
$ \frac{1}{10} + \frac{1}{5} = \frac{1}{10} + \frac{2}{10} = \frac{3}{10} $
Άρα κάθε ζεύγος ωρών γεμίζει το $ \frac{3}{10} $ του ντεπόζιτου.
Βήμα 3: Υπολογισμός μετά από πολλαπλά ζεύγη ωρών
Μετά από 2 ώρες: $ \frac{3}{10} $
Μετά από 4 ώρες: $ \frac{6}{10} $
Μετά από 6 ώρες: $ \frac{9}{10} $
Βήμα 4: Υπόλοιπο και τελικός υπολογισμός
Απομένει να γεμιστεί το $ 1 - \frac{9}{10} = \frac{1}{10} $.
Η επόμενη ώρα είναι της βρύσης Α, που γεμίζει $ \frac{1}{10} $ σε μία ώρα ακριβώς.
Άρα συνολικός χρόνος:
$ 6 + 1 = 7 $ ώρες
Βήμα 5: Επαλήθευση
6 ώρες → $ \frac{9}{10} $ γεμάτο.
Η 7η ώρα από τη βρύση Α → προσθέτει $ \frac{1}{10} $, φτάνοντας στο 1 (γεμάτο).
Σωστό αποτέλεσμα: Γέμισμα σε ακριβώς 7 ώρες.
Τελική απάντηση
Δ: 7
Θεωρία
Το πρόβλημα βασίζεται στις έννοιες ρυθμού και χρόνου σε εργασίες που εκτελούνται από δύο πηγές εναλλάξ.
- Ο ρυθμός μιας βρύσης ή μηχανής δίνεται από το αντίστροφο του χρόνου που χρειάζεται για να εκτελέσει μία εργασία.
- Αν δύο πηγές δουλεύουν ταυτόχρονα, ο συνολικός ρυθμός είναι το άθροισμα των μεμονωμένων ρυθμών.
- Αν οι πηγές δουλεύουν εναλλάξ, ο υπολογισμός γίνεται ανά κύκλο (στην περίπτωσή μας κύκλος = 2 ώρες).
- Χρησιμοποιούμε αναλογία χρόνου και ποσότητας: χρόνος × ρυθμός = μέρος της εργασίας που ολοκληρώθηκε.
- Η επίλυση γίνεται βήμα-βήμα, προσθέτοντας την ποσότητα που εκτελείται κάθε περίοδο, μέχρι να φτάσουμε ή να ξεπεράσουμε το 1 (πλήρης εργασία).