合运动问题:一辆汽车以速度 u平直公路匀速行驶,
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/04/28 11:55:26
图可以根据题意就能画出来
初始时刻,人与车 平直方向 的距离 d ctgα
假设车向右行驶,人以速度V向公路跑去。
把V分解成 垂直方向的速度 Va 和 平直方向的速度 Vb,并以向右为Vb的正方向。若解出 Vb > 0,则说明人需要向右前方跑,V才能最小,反之Vb<0,则人应向 左前方跑,V才会最小。
人跑到公路所需要的时间
t = 垂直距离/速度垂直分量 = d/Va
在t时间内,人在平行方向向右跑动的距离
L = Vb * t
这段时间内 汽车向右行驶的距离
S = ut
人与汽车在平行方向的距离差为 d ctgα 米,所以
S - L = d ctgα
(u - Vb)*t = d ctgα
(u - Vb)*d/Va = d ctgα
Va = (u -Vb) tanα
人的速度的平方
V^2 = Va^2 + Vb^2
= (u - Vb)^2 (tanα)^2 + Vb^2
= [1 + (tanα)^2]Vb^2 - 2u(tanα)^2 Vb + (tanα)^2 u^2
= (1/cosα)^2 * [Vb^2 - 2u (sinα)^2 Vb + (sinα)^2 u^2]
这好比是以Vb为自变量的开口向上的抛物线,对称轴处 V^2 最小。
对称轴为 Vb = u(sinα)^2
V^2 最小值 = (1/cosα)^2 * [ u^2 (sinα)^4 - 2u^2(sinα)^4 + (sinα)^2 u^2]
= (1/cosα)^2 * u^2 * [(sinα)^2 - (sinα)^4]
= u^2 (sinα)^2
V最小 = u sinα
结果虽然很简单,但是过程却比较烦琐。你自己再想想有没有更好的办法。
我觉得也只能如此了。
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