Консультация № 179167
20.06.2010, 19:31
0.00 руб.
0 5 2
Здравствуйте, пожалуйста помогите с решением задачи:
Воздушный шар поднимается в потоке воздуха, перемещающемся относительно земной поверхности в горизонтальном направлении. Пилот на шаре определил, что скорость ветра относительно шара vf = 6 м/с, скорость удаления шара от земли vB = 5 м/с и скорость его горизонтального перемещения vr = 6 м/с. Определите скорость ветра v относительно Земли

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
21.06.2010, 10:08
общий
это ответ
Здравствуйте, 4ever09.

Выберем Землю за неподвижную систему отсчета, а поток воздуха – за подвижную. Движение шара относительно Земли будем рассматривать как абсолютное движение, движение шара относительно потока воздуха – как относительное, движение потока воздуха относительно Земли – как переносное. Требуется найти скорость переносного движения.

Скорость ветра относительно шара является скоростью шара относительно потока воздуха – скоростью относительного движения, то есть vотн. = vf = 6 м/с. Скорость удаления шара от Земли является вертикальной составляющей скорости относительного движения, т. е. vотн. верт. = vB = 5 м/с. Скорость горизонтального перемещения шара является горизонтальной составляющей скорости абсолютного движения, то есть vабс. гор. = vr = 6 м/с. Очевидно, что скорость переносного движения (скорость ветра) направлена по горизонтали и равна алгебраической разности горизонтальных составляющих абсолютного и относительного движений:
vпер. = vабс. гор. – vотн. гор. = vабс. гор. – √(vотн.2 – vотн. верт.2) = 6 – √(62 – 52) = 6 – √11 ≈ 2,7 (м/с).

Ответ: 2,7 м/с.

Вроде бы так...

С уважением.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
21.06.2010, 14:38
общий
Даже при совпадении направлений ветра и движения шара есть ещё 1 корень 6+[$8730$]11=9,3 м/с
а если принять, что эти направления могут не совсем совпадать, то решением является окружность с центром в точке (6; 0), соответствующей горизонтальной составляющей сорости шара, и радиусом [$8730$]11
давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
21.06.2010, 15:16
общий
Химик CH:
Второй корень не подходит, потому что шар движется в горизонтальном направлении в ту же сторону, что и поток воздуха. Поток воздуха не движется в вертикальном направлении, поэтому об окружности речь не идет...
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Модератор
156417
2175
21.06.2010, 15:50
общий
Гордиенко Андрей Владимирович:
В певом случае шар движется (если рассмаиривать только горизонтальную составляющую) бытрее ветра, во втором медленнее.
К тому же у горизонтального направления есть второе измерение.

[offtop]А если позволить воздуху двигаться ещё и по вертикали, то корни образуют сферу. Её сечение условием vz=0 является окружностью.[/offtop]
давно
Посетитель
226425
1567
21.06.2010, 16:05
общий
это ответ
Здравствуйте, 4ever09.
Вообще, при полетах на воздушном шаре пилот ветра не чувствует. Если только это не ураган. Шар летит со скоростью ветра.
Описанный случай возможен, если шар еще только начинает движение и еще не успел разогнаться до скорости ветра. Но в этом случае скорость ветра относительно земли будет явно выше, нежели чем относительно воздушного шара.
Теперь хочется определиться с понятиями. Что такое "ветер"? Цитата из "Яндекс-словаря":
Ветер,
движение воздуха в атмосфере, почти параллельное земной поверхности. Обычно под В. подразумевается горизонтальная составляющая этого движения. Иногда говорят также о вертикальной составляющей В., которая, как правило, в сотни раз меньше горизонтальной. Вертикальная составляющая В. достигает значительной величины лишь в особых случаях: в облаках при сильно развитой конвекции либо в горах, когда воздух опускается по склону.

Итак, если считать, что ветер - это горизонтальная составляющая движения воздуха, то задача решается просто (см.рис.1)

Здесь введены обозначения:
VВШ - скорость ветра относительно шара (6 м/с)
VШЗ - скорость шара относительно земли, добавочные индексы Г - горизонтальная и В - вертикальная составляющие скорости.
Скорость ветра относительно земли VВЗ=12 м/с

Теперь рассмотрим другой вариант решения. Будем считать "ветром относительно шара" суммарное движение воздушных масс - не только горизонтальное, но и вертикальное.
Предлагаю геометрическое решение (см. рис.2)
1) Выбираем масштаб для построения векторов скорости. У меня взят 1 клетка - 1 м/с.
2) В выбранном масштабе откладываем известные вектора: VШЗГ=6 м/с; VШЗВ = 5 м/с.
3) По правилу параллелограмма строим вектор V[sub]ШЗ[/sub] = V[sub]ШЗГ[/sub] + V[sub]ЩЗВ[/sub]
4) По теореме Пифагора находим величину этого вектора
VШЗ=7,8 м/с

5) Строим вектор скорости ветра относительно шара (VВШ) и одновременно скорости ветра относительно земли (VВЗ)
5.1. Скорость ветра относительно земли горизонтальна, поэтому просто проводим горизонтальную линию (красная) вправо.

V[sub]ВЗ[/sub]=V[sub]ВШ[/sub] + V[sub]ШЗ[/sub] , т.е. Скорость ветра относительно земли - это диагональ параллелограмма, построенного на векторах V[sub]ВШ[/sub] и V[sub]ШЗ[/sub].
5.2. т.к. скорость ветра относительно шара равна 6 м/с (также как и горизонтальная составляющая скорости шара относительно земли), то раствором циркуля равным 6 клеток проводим дугу с центром в шаре вниз из конца V[sub]ШЗГ[/sub].
5.3. Не меняя раствор циркуля ставим ножку в конец вектора V[sub]ШЗ[/sub] и делаем засечку на красной линии.
5.4. Раствором циркуля равным длине вектора V[sub]ШЗ[/sub], установив ножку циркуля в точку на красной линии, полученную в предыдущем пункте, делаем засечку на дуге, проведенной в п.5.2.
5.5. Получили параллелограмм, диагональ которого V[sub]ВЗ[/sub] - искомая скорость ветра относительно земли.
6) Измеряем длину полученного вектора. В соответствии с выбранным масштабом величина скорости ветра относительно земли ~10 м/с

Надеюсь, что вам всё будет понятно.
Удачи
Об авторе:
С уважением
shvetski
Форма ответа