一路灯距地高度为H,高为L的人以速度V匀速行走。证明人头顶的影子做匀速运动。求人影长度随时间变化率
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/05 15:24:04
先作个图。
记路灯的顶部为点A,底部为点B,人在T1时刻头顶为G,脚底为E,经过时间t后头,头顶记为点H,脚底为点F,BF显然为地平线。连接AG并延长交BF于点D,连接AH并延长交BF的延长线于点C。
连接HG并延长交AB于点Q。
显然CD是人头顶影子在t时间内移动的距离。
QH//BC
GH/CD=AG/AD=AQ/AB
CD=GH*AB/AQ
AB=H,AQ=H-L
CD=H*GH/(H-L)
GH=EF=Vt
CD=HVt/(H-L)=HV/(H-L)*t
HV/(H-L)为一常数,所以头影做匀速运动。
DE/BD=EG/AB=L/H
CF/BC=FH/AB=L/H
DE=L/H*BD
CF=L/H*BC=L/H*(BD+CD)
CF-DE=L/H*CD=LV/(H-L)*t
(CF-DE)/t=LV/(H-L)
所以影长随时间的变化率为LV/(H-L)
(1)证明:设人从路灯下方经过时间t,运动到某位置,把路灯与人的头顶连线,交到地面上,
则人的位移为x=vt,头顶影子的位移为x1
由三角形相似可得H:L=x1:x,
整理得x1=Hx/L=Hvt/L=kt (k=Hv/L)
由此可见,人头顶的影子匀速运动。
(2)解:人影长度随时间变化率就是人头顶影子的速度,
由前面证明可知 v影=k=Hv/L。
设人头影的速度为U
则有:V/U=(H-L)/H
∴U=VH/(H-L)
∵VH/(H-L)中的每一个数都是常数
∴U也是一个常数(恒定不变),即人头影在做匀速运动。
设人影长度为x
则有:x=(U-V)t
=[VH/(H-L)-V]t
=V[H/(H-L)-(H-L)/(H-L)]t
=[VL/(H-L)]t
x随时间的