采用三角形定则作图,则如下图所示: v d 船 vvv v 船船 v θθ θ v vv 水水 水 2、渡河航程 显然,渡河航程就是合运动的实际轨迹线长度,如上图中虚线所示,在河宽d确定的情况下,渡河航 程s只取决于合速度与河岸的夹角θ,有 d s? sin? ? 要使渡河航程最短,则就要让θ在0~90°范围内取最大值——若θ能取到90°,则让??90,若不能 达到90°,则让θ取最大值。 (1)的情况 v?v 船水 d ? v 船 ??90 显然,要使,则必须有v?v,如右图所示,此种情况下,最 v 船水 θ v 水 d 短渡河航程就是河宽:. s??d min sin? (2)v?v的情况 船水 ? 显然,这种情况下,无法做到??90,则要使渡河航程最短,θ应取能取 的最大值。用三角形定则讨论这种情况较为方便——固定水速矢量箭头不动, d 将船速矢量箭头绕水速矢量箭头的末端转动,则船速矢量箭头的末端在一个圆v v 船 周上移动,则合速度矢量的末端也就在这个圆周上移动,很显然,当v?v时, v 船水 v 船 θ取最大值。此时,有sin??,则 v 水 v d 水 s??d min sin?v 船 三、“分”——两个分运动 s 小船渡河时间,当然可以直接用渡河航程除以实际速度来计算:t?,但是这样计算较为麻烦,我 v 们一般采用将小船的实际速度v分解到垂直河岸(v)和平行河岸(v) yx 两个方向上来,进而用河宽d和垂直河岸分速度v来计算 y v v y v d船d t? v vx y v 水 其中v?v。 y船y 显然,要使渡河时间最短,就要使v?v最大,这只需要让船速调整到沿垂直河岸方向即可,即船 y船y 头正对河岸,如右图所示,此时有v?v,则 ymax船 v 船 v dd d t?? min vv ymax船 v 水 说明:本文收录于陈恩谱老师《物理原来可以这样学》2019年6月第三次修订版。 chenenpu.taobao.com |
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