otv3
   Содержание    Физические парадоксы и софизмы. автор В.Н. Ланге    стр.131
Автор электронного перевода - учитель физики Гуров Сергей Михайлович.
ОТВЕТЫ.
3. Какова скорость лодки?
  Результирующей скоростью точки А (рис. 41) является та, которая реально наблюдаётся на практике, т. е. горизонтально направленная скорость лодки . Следовательно, скорость вытягивания веревки-это одна из составляющих. Каково же направление второй составляющей?
  Направление второй составляющей надо выбирать - так, чтобы движение вдоль него оставляло абсолютное значение вектора скорости веревки постоянным, изменяя лишь его направление. Нетрудно увидеть, что это будет только в том случае, если направление второй составляющей образует с веревкой прямой угол. В противном случае всегда можно разложить вторую составляющую , как показано в левой части рисунка 42. еще раз так, что одна из вновь появившихся составляющих изменит величину .
  Из сказанного следует, что параллелограмм скоростей в данном конкретном случае должен представлять собой прямоугольник, в котором результирующая направлена горизонтально, а одна из составляющих совпадает по направлению с веревкой. Сделав соответствующий чертеж (правая часть рис. 42), находим для модуля скорости Vл
Vл= Uв / cos α  ,
  что и является правильным решением задачи.
  Таким образом, хотя всякий вектор можно разложить по любым направлениям, не всякое разложение имеет смысл. Разложение, показанное на рисунке 1, лишено физического смысла, поскольку результирующим является движение не вдоль веревки, а по горизонтальному направлению, и разложению надо подвергать именно его.
  Особенно просто задача решается методами дифференциального исчисления. Из треугольника АВС (рис. 41) имеем:
(АВ)2 = (ВС)2 + (АС)2.
  Продифференцируем это выражение по времени, полагая для краткости записи АВ=1, ВС=h и AC=s. Поскольку h постоянно, находим:
21× ( d1/dt ) = 2s× ( ds/dt )
  Учитывая, что
s / l = cos α ,
   получим
d1/dt = ( ds/dt) × cos α
  Но d1/ dt является модулем скорости вытягивания верёвки Vв, тогда как ds/ dt представляет собой модуль скорости лодки Vл . Поэтому
Vв = Vл × cos α ,
или
Vл = Uв / cos α  ,
На страницу 3    На страницу 4