风从哪里来,雨往哪里去?
邵伟红
为此,我们特地选取了六道“风雨中前行”的物理习题,分别用两种方法对它们进行分析求解,以培养、提升我们运用物理知识解决实际问题的能力.
【例1】某同学骑自行车向正东方向行驶,车速4 m/s,他感觉到风从正北方向吹来;当该同学以3 m/s的车速向正南方向行驶时,他感到风从正西方向吹来.问风对地的速度的大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.由第一次可知,风向东速度大小为4 m/s;由第二次可知,风向南速度大小为3 m/s.因此,风对地的速度大小为5 m/s,方向东偏南37。.
【例2】某同学骑自行车向正东方向行驶,当车速为4 m/s时,他感到风从正南方向吹来,当车速增大到7 m/s时,他感到风从东南方向(东偏南45°)吹来,则风对地的速度大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.由第一次可知,风向东速度大小为4 m/s;由第二次可知,风相对于车,向西速度大小为3 m/s.由题中所给相对速度的方向可知,向北,风相对于车(同时也是相对于地),速度大小为3m/s.因此,风对地的速度大小为5m/s,方向东偏南37。.
【例3】某种型号的飞机在无风的情况下进行航空测量时的飞行速度是80 km/h.某次该机在有风的情况下进行航空测量,要求飞行的航线严格地从东到西.已知风速大小为40 km/h,方向由南向北,飞机飞行的速度方向(即机身)保持偏南且与正西方向的夹角为α =30°,则此次飞行测量时风对飞机的速度大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.将飞机对地的速度沿东西和南北方向进行分解,其中东西方向速度大小为40√3km/h,南北方向速度大小为40 km/h;风相对于飞机,东西方向速度大小为40√3 km/h(方向由西向东),南北方向速度大小為80 km/h(方向由南向北).因此,风相对于飞机的速度大小为
【解法二】运用相对运动知识求解.由题意可知,雨滴相对于伞,竖直向下速度为4 m/s,水平向西速度为3 m/s,因此,相对速度的大小为5 m/s,方向与竖直方向成37°角,打伞的人应将伞正对雨滴相对于伞的方向,即伞柄向前倾斜与竖直方向成37°角才能少淋到雨.
【例5】雨中速度为2m/s向东行走的人感到雨点与竖直方向成30°角迎面打来,雨中速度为4 m/s,向东行走的人感到雨点与竖直方向成60°角迎面打来,则雨点对地的速度大小是多少?方向如何?
为此,我们特地选取了六道“风雨中前行”的物理习题,分别用两种方法对它们进行分析求解,以培养、提升我们运用物理知识解决实际问题的能力.
【例1】某同学骑自行车向正东方向行驶,车速4 m/s,他感觉到风从正北方向吹来;当该同学以3 m/s的车速向正南方向行驶时,他感到风从正西方向吹来.问风对地的速度的大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.由第一次可知,风向东速度大小为4 m/s;由第二次可知,风向南速度大小为3 m/s.因此,风对地的速度大小为5 m/s,方向东偏南37。.
【例2】某同学骑自行车向正东方向行驶,当车速为4 m/s时,他感到风从正南方向吹来,当车速增大到7 m/s时,他感到风从东南方向(东偏南45°)吹来,则风对地的速度大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.由第一次可知,风向东速度大小为4 m/s;由第二次可知,风相对于车,向西速度大小为3 m/s.由题中所给相对速度的方向可知,向北,风相对于车(同时也是相对于地),速度大小为3m/s.因此,风对地的速度大小为5m/s,方向东偏南37。.
【例3】某种型号的飞机在无风的情况下进行航空测量时的飞行速度是80 km/h.某次该机在有风的情况下进行航空测量,要求飞行的航线严格地从东到西.已知风速大小为40 km/h,方向由南向北,飞机飞行的速度方向(即机身)保持偏南且与正西方向的夹角为α =30°,则此次飞行测量时风对飞机的速度大小是多少?方向如何?
【解法二】运用相对运动知识求解.将飞机对地的速度沿东西和南北方向进行分解,其中东西方向速度大小为40√3km/h,南北方向速度大小为40 km/h;风相对于飞机,东西方向速度大小为40√3 km/h(方向由西向东),南北方向速度大小為80 km/h(方向由南向北).因此,风相对于飞机的速度大小为
【解法二】运用相对运动知识求解.由题意可知,雨滴相对于伞,竖直向下速度为4 m/s,水平向西速度为3 m/s,因此,相对速度的大小为5 m/s,方向与竖直方向成37°角,打伞的人应将伞正对雨滴相对于伞的方向,即伞柄向前倾斜与竖直方向成37°角才能少淋到雨.
【例5】雨中速度为2m/s向东行走的人感到雨点与竖直方向成30°角迎面打来,雨中速度为4 m/s,向东行走的人感到雨点与竖直方向成60°角迎面打来,则雨点对地的速度大小是多少?方向如何?