河宽d=100 m,水流速度v1=3 m/s,船在静水中的速度是v2=4 m/s,求:(1)

河宽d=100 m,水流速度v1=3 m/s,船在静水中的速度是v2=4 m/s,求:

(1)欲使船渡河时间最短,船应该怎样渡河?最短时间是多少?船经过的位移是多大?

(2)欲使船航行的距离最短,船应怎样渡河?渡河时间多少?

答案

解析:“渡河问题”是运动的合成与分解的典型问题,解答此类问题时应首先正确画出合运动与分运动的矢量三角形(或平行四边形)将合运动与分运动的空间关系直观形象地展示出来,然后根据题目条件,利用几何关系求解.

6-2-10

(1)该船与岸成θ角向对岸行驶,如图6-2-10所示,则当船行至对岸时:

s2=

;t=

显然,当sinθ=1时,t最小,即船应沿垂直于河岸的方向渡河,如图6-2-11所示,所用时间最短为

tmin=

=25 s

     

6-2-11                              图6-2-12

船经过的位移大小

s=vt=

·t=5×25 m=125 m.

(2)欲使船的航行的距离最短,需使船的实际位移即合位移与河岸垂直,设此时船的开行速度v2与岸成α角,如图6-2-12所示,则cosα=

α=arccos

v=

= m/s= m/s

t=

== s

    即想使船的航行距离最短,船应沿与河岸上游成α=arccos

角度航行,此时渡河时间需.

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