Keresés


Toplista

Toplista
  • betöltés...

Magántanár kereső

Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!

Fizika feladat, meg van hozzá a megoldás csak a levezetést nem tudom megcsinálni

2108
Egy 200 m széles folyó állandó 1,1 m/s sebességgel folyik keresztül kelet felé az őserdőn. Egy felfedező
motorcsónakkal kíván átkelni egy déli parti tisztásról egy északi parti tisztásra, mely 82 m-rel feljebb található.
A motorcsónak vízhez képesti sebessége 4 m/s. (a) Milyen irányba kell kormányozni a csónakot, hogy egyenesen
az északi parti tisztás felé menjen? (b) Mennyi időbe telik az átkelés?
(a folyásiránnyal szemben, a parttal 48,9°-os szöget bezáróan, 66,3 s)
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
fizika, vektor, dinamika
0
Felsőoktatás / Fizika

Válaszok

2
Később írom ezt ide: Van sokkal egyszerűbb megoldás, de ezt már itt hagyom. A következő válaszban írom le az egyszerűbbet.

---------------

Ha kelet felé folyik a folyó, akkor nyugat felé (balra) van a "82 méterrel feljebb".
Rajzold fel, a folyó szélessége 200 méter, azt is rajzold bele.
Kösd össze a kiindulási helyet a túlparti tisztással, ilyen szög jön ki:
`tg α = (200)/(82)`
`α = 67","71°` (ezt valójában ki se kell számolni...)
Ennél laposabban kell a csónakot kormányozni, mert a sodrás elviszi.

Ha a parttal β szöget bezárva kormányozzuk a csónakot, akkor sebességének előre (túlsó partra) mutató komponense ennyi:
`v_y = v·sin β`
A balra mutató pedig:
`v_(x0) = v·cos β`
A folyó jobbra folyik, annak a sebességét ki kell ebből vonni:
`v_x = v·cos β - 1","1`
Ezeknek a `v_x, v_y` komponenseknek az aránya éppen α szögű kell legyen, akkor érünk a tisztásra:
`v_y/v_x = 200/82`
`82v_y = 200v_x`
`82v·sin β = 200(v·cos β - 1","1)`
`82·4·sin β = 200(4·cos β - 1","1)`
`328·sin β = 800·cos β - 220`
`220 = 800·cos β - 328·sin β` (1)

Utólag írom ide, hogy a folytatásban nemsokára ugyanaz a 67,71° jön ki, mint fentebb, ez bizonyára nem véletlen, de most éjszaka nem esik le nekem, hogy miért... De ez azt jelenti, hogy valószínű egyszerűbben is lehetne ezt a folytatást számolni...

A jobb oldalt át lehet alakítani egyetlen szinusszá, mivel
`A·sin(x+y) = (A sin x) · cos y + (A cos x) · sin y`
Most y=β, a többi pedig:
`A sin x = 800`
`A cos x = -328`
Osszuk el a két egyenletet:
`tg x = -(800)/(328)`
`x = -67","71 °`
És akkor az `A` értéke:
`A sin(-67","71 °) = 800`
`A = (800)/(-0.9253) = -864","6`

Vagyis az (1) egyenlet jobb oldala `A·sin(x+β)` lesz:
`220 = -864","6 sin(β-67","71 °)`
`sin(β-67","71 °) = -(220)/(864","6)`
`β-67","71 ° = -14","74 °`
`β = 67","71°-14","74° = 52","97°`

Hmm, nem ugyanaz jött ki...
Pedig az ellenőrzés szerint is jó ez:
x komponens: `4 m//s · cos 52","97° = 2","409 m//s`
Ebből levonva a folyó 1,1 m/s sodrását: `1","309 m/s`
y komponens: `4 m//s · sin 52","97° = 3","193 m//s`
Ezek aránya: `(1","309)/(3","193) = 0","4099"`, ami ugyanaz, mint a `(82)/(200)=0","41`

No mindegy, számoljuk tovább:
Mennyi idő alatt ér át?
A sebesség y komponensével szeli át a 200 métert:
`t = s/v_y = (200\ m)/(3","193\ m//s) = 62","64\ s`
Módosítva: 6 éve
0

Egyszerűbb megoldás:

Ha kelet felé folyik a folyó, akkor nyugat felé (balra) van a "82 méterrel feljebb". Sodrással szemben, balra kell majd menni a csónakkal.
Rajzold fel ezeket, a folyó szélessége 200 méter, azt is rajzold bele.
Legyen x a kelet-nyugati irány, y pedig az észak-déli.

A parthoz β szöggel kell irányozni a csónakot, ami `v = 4\ m//s` sebességgel megy.
Ennek a sebességnek az x és y irányú komponensei, korrigálva a folyó 1,1 m/s sodrásával:
`v_y = v·sin β = 4\ m//s · sin β`
`v_x = v·cos β - 1","1\ m//s = 4\ m//s · cos β - 1","1\ m//s`
A folyó sodrása miatt kellett kivonni a folyó sebességét az x komponensből.

`t` idő alatt ér át a csónak a túlsó partra, vagyis:
`v_y·t = 4·t·sin β = 200`
`v_x·t = 4·t·cos β - 1","1·t = 82`

Az első egyenletből:
`sin β = (200)/(4t) = (50)/t`
`cos β = sqrt(1-sin^2β) = sqrt(1 - (50^2)/(t^2))`
A második egyenletből:
`4·t·cos β = 82 + 1","1·t`
`4·t·sqrt(1 - 50^2//t^2) = 82 + 1","1·t`
`t·sqrt(1 - 50^2//t^2) = 20","5 + 0","275·t`
`sqrt(t^2 - 50^2) = 20","5 + 0","275·t`
`t^2 - 50^2 = 20","5 + 0","275·t`
`t^2 - 2500 = 420.25 + 11.275 t + 0.075625 t^2`
`t^2 - 2500 = 420.25 + 11.275 t + 0.075625 t^2`
`0.924375 t^2 - 11.275 t - 2920.25 = 0`
Ezt a másodfokú megoldóképlettel egyszerűen meg lehet oldani:
`t_1 =` negatív, nem számít
`t_2 = 62.635\ s`

Ugyanaz jött ki így is, mint a bonyolultabb megoldásnál, a könyv megoldása rossz.

`sin β = (50)/t = 0.7983`
`β = 52.97°`

Rossz a könyv megoldása.
Módosítva: 6 éve
1