Условие
Моторная лодка ехала к острову, расположенному, на расстоянии к югу и к востоку на (смотрите рисунок). Маршрут состоял из трёх прямых линий. Сначала на восток, потом на юго-восток, а затем на юго-запад. Скорость и направление ветра измерялись на лодке. Время, затраченное на проезд первого участка, было , измеренная скорость ветра . Второй участок был пройден за время , а скорость ветра . Третий участок был пройден за время , скорость ветра . Какова была средняя скорость ветра? Примечание. На разных участках скорость лодки могла быть разной, но в течение одного участка скорость постоянная. Время, необходимое для поворота и ускорения, незначительно. Фактическая скорость и направление ветра не изменились.
О задаче · 8 класс · баллы не подтверждены
Для подготовки: 8 класс.
Записать идеюЕсть запись
Личный черновик для заметок и расчётов. Он никуда не отправляется и не проверяется.
Черновик не сохраняется: текст только в этой вкладке.
Черновик изменён в другой вкладке. Твой текущий текст пока сохранён здесь, автоматическая запись остановлена.
Подсказка 1
Показания на лодке — скорость воздуха относительно движущейся лодки.
Подсказка 2
Оба последних участка длятся по 90 секунд. Для движения точно на юго-восток или юго-запад южное смещение равно по длине восточному или западному. Сравните эти два участка.
Разобрать решение по шагам
Разложим смещение на юг
Первый участок направлен на восток и южного смещения не даёт. Пусть на втором участке лодка сместилась к югу на метров, а на третьем — на метров. Тогда . Направления юго-восток и юго-запад идут под углом : во втором участке лодка также сместилась на метров к востоку, а в третьем — на метров к западу.
Сравним два движения из одной точки
Мысленно поставим в одну точку две лодки. Первая секунд движется точно как на втором участке исходного маршрута, вторая — как на третьем. Обозначим их конечные положения и . Точка находится на метров восточнее , а — на метров западнее. По горизонтали между ними . Расстояние по прямой не меньше горизонтального промежутка, поэтому .
Показания ветра дают слишком малое расстояние
Теперь мысленно выпустим из той же точки маленькую частицу воздуха. При неизменном ветре через секунд она окажется в некоторой точке . Относительно первой лодки воздух всё время движется со скоростью , поэтому . Для второй лодки так же . Путь из в через не короче прямого:
Это противоречит найденному .
Что именно не согласуется в условии
При наземных направлениях восток, юго-восток и юго-запад постоянного ветра с указанными показаниями не существует. Противоречие уже возникает на последних двух участках: проверять первый участок не требуется. Официальное решение получает , направляя измеренные относительные скорости вдоль наземного маршрута. Условие не даёт оснований отождествлять эти направления. Нужна корректировка данных или явно другая трактовка направлений.
Ответ
При буквальном прочтении маршрута относительно земли данные несовместны; скорость постоянного ветра определить невозможно.
Главная идея
При постоянном ветре можно сравнить два равных по времени движения из общего начала. Геометрия маршрута и показания относительной скорости должны давать совместимые расстояния.
Как заметить эту идею в другой задаче
Даны направления движения и скорости относительно движущегося наблюдателя. Сравните одинаковые интервалы времени и проверьте, можно ли построить соответствующий треугольник перемещений.
Возможная ошибка
Принять направление ветра относительно лодки за направление самой лодки и сложить измеренные скорости вдоль её наземного маршрута.
Источник и примечания
Официальный источник
PDF организатора · страницы 21 · задача 3 ↗Бельчонок · 2024/25 · физика · 8 класс · заключительный этап · вариант 1.
Официальное решение · страницы 21, 22 ↗
Авторский разбор Popov Academy.
Можете объяснить решение своими словами?
Тема, знания и приёмы
Кинематика · Нужна школьная база
- Относительная скорость
- Скорость, путь и время
- Направления под углом 45°
- Неравенство треугольника
Приёмы решения: Относительное движение · Оценка и достижимость