Физика, вопрос задал SuperDash , 8 лет назад

Две самоходные баржи равномерно движутся перпендикулярно друг другу по озеру. Скорость первой V1=3м/с, V2=4м/с. На баржах установлены измерители скорости ветра. Из измерений получилось, что на первой барже скорость ветра не привышала V1, а на второй V2. Вопросы: 1)max скорость ветра относительно озера?; 2) Какой угол составляла скорость первой баржи с направлением ветра, когда скорость ветра была max относительно озёра?

Ответы на вопрос

Ответил logophobia
0
При сложении относительной скорости ветра со скоростью баржи получается собственная скорость ветра. Это показано на иллюстрации к решению задачи векторами     overline{ V }_{Bmp}    и     overline{ V }_{omH}  .

Легко понять, что множество таких возможных векторов скорости ветра     overline{ V }_{Bmp}    ограниченно окружностью радиуса     V_1    с центром в конце вектора     overline{ V }_1  .

Аналогично можно понять, что множество тех же возможных векторов скорости ветра     overline{ V }_{Bmp}    ограниченно окружностью радиуса     V_2    с центром в конце вектора     overline{ V }_2  .

Откуда видно, что максимальная скорость ветра     overline{ V }_{max}    определяется условиями, наложенными на множество точек возможных векторов. И её значение можно найти геометрически из прямоугольных треугольников.

Гипотенуза     | Delta overline{ V } |    прямоугольного треугольника с катетами     V_1    и     V_2    равна пяти.

 | Delta overline{ V } | = sqrt{ V_1^2 + V_2^2 }  ;

Двойная площадь этого треугольника равна:

 2S = V_1 V_2  ;

С другой стороны двойная площадь этого треугольника равна произведению гипотенузы на половину искомого вектора максимальной скорости ветра (являющуюся высотой к гипотенузе):

 2S = V_1 V_2 = frac{V_{max}}{2} cdot | Delta overline{ V } |  ;

 V_{max} = frac{ 2 V_1 V_2 }{ sqrt{ V_1^2 + V_2^2 } } = frac{ 2 }{ sqrt{ 1/V_1^2 + 1/V_2^2 } }    –  средне-квадратично-гармоническое.

Угол между баржей и максимальным ветром найдём из того же прямоугольного треугольника, через угол между красным катетом и высотой, который из подобия равен углу между векторами     overline{V}_2    и гипотенузой     Delta overline{ V }    

 tg{ varphi } = frac{V_1}{V_2}  ;


1)     V_{max} = frac{ 2 }{ sqrt{ 1/V_1^2 + 1/V_2^2 } } approx frac{ 2 }{ sqrt{ 1/9 + 1/16 } } = 4.8   м/с

2)     varphi = arctg{ frac{V_1}{V_2} } approx arctg{ frac{3}{4} } approx 36^o 52'  .

Приложения:
Новые вопросы