作业帮 > 物理 > 作业

船在静水中的速度为v船=5m/s,水流速度为v水=3m/s,河宽d=100m

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:物理作业 时间:2024/05/12 18:13:12
船在静水中的速度为v=5m/s,水流速度为v=3m/s,河宽d=100m
(1)要使船能到达正对岸,船头方向与上游方向夹角为多大?
(2)要使船过河时间最短,船头方向如何?
(3)过河最短时间为多大?这时船到达正对岸的地点在何处?
(4)如水速为5m/s,船速为3m/s,则最短位移为多少?最短时间为多少?
(1)由于船在静水中速度大于水流速度,则两者的合速度垂直河岸,可以正对到达.设船头方向与上游方向夹角为θ,则有:cosθ=
vs
vc=
3
5,
解得:θ=53°;
(2)当静水速与河岸垂直时,渡河时间最短,
(3)船过河最短时间为:t=
d
vc=
100
5s=20s,
则沿着水流方向的位移为:s=vst=3×20=60m.
(4)因船在静水中的航速为:v1=3m/s,水流的速度为:v2=5m/s.
船在静水中的航速小于水流的速度,根据平行四边形定则可知,船的合速度方向不可能垂直于河岸,则船不能垂直到达正对岸;
将小船的速度分解为垂直河岸和沿河岸方向,在垂直于河岸的方向上,河宽一定,当在该方向上的速度最大时,渡河时间最短,所以当船头方向垂直河岸,在该方向上的速度等于静水船速,时间最短,为:t=
d
v1=
100
3s;
船实际是按合速度方向运动,由于v1和v2的大小一定,根据作图法,由三角形定则分析可知,当船相对于水的速度v1与合速度垂直时,合速度与河岸的夹角最大,船登陆的地点离船出发点的最小距离,设船登陆的地点离船出发点的最小距离为s,根据几何知识得:
d
s=
v1
v2,
代入解得:s=
100×5
3=
500
3m,;
答:(1)要使船能到达正对岸,船头方向与上游方向夹角为53°;
(2)要使船过河时间最短,船头方向垂直河岸;
(3)过河最短时间为20s;这时船到达正对岸的地点在下游60m处;
(4)如水速为5m/s,船速为3m/s,则最短位移为
500
3m;最短时间为
100
3s;