Question

一條寬為L的河流，河水流速為v₁，船在靜水中的速度為v₂，要使船劃到對岸時航程最短，船頭應(yīng)指向什么方向？最短航程是多少？

Answer 1

要使航程最短應(yīng)是合速度垂直于岸。

題中沒有給出v₁與v₂的大小關(guān)系，所以應(yīng)考慮以下可能情況。

　　

　　此種情況下航程最短為L。

　�、诋�(dāng)v₂＜v₁時，如圖1－14船頭斜向上游，與岸夾角為θ時，用三角形法則分析當(dāng)它的方向與圓相切時，航程最短，設(shè)為S，由幾何關(guān)系可知此時v₂⊥v（合速度）（θ≠0）

　　

　�、郛�(dāng)v₂=v₁時，如圖1－15，θ越小航程越短。（θ≠0）

解析:

錯解：要使航程最短船頭應(yīng)指向與岸垂直的方向。最短航程為L。

　　上而錯解的原因是對運動的合成不理解。船在水中航行并不是船頭指向什么方向就向什么方向運動。它的運動方向是船在靜水中的速度方向與水流方向共同決定的。要使航程最短應(yīng)是合速度垂直于岸。

　　【正確解答】題中沒有給出v₁與v₂的大小關(guān)系，所以應(yīng)考慮以下可能情況。

　　

　　此種情況下航程最短為L。

　�、诋�(dāng)v₂＜v₁時，如圖1－14船頭斜向上游，與岸夾角為θ時，用三角形法則分析當(dāng)它的方向與圓相切時，航程最短，設(shè)為S，由幾何關(guān)系可知此時v₂⊥v（合速度）（θ≠0）

　　

　�、郛�(dāng)v₂=v₁時，如圖1－15，θ越小航程越短。（θ≠0）

　　【小結(jié)】航程最短與時間最短是兩個不同概念。航程最短是指合位移最小。時間最短是指用最大垂直河岸的速度過河的時間。解決這類問題的依據(jù)就是合運動與分運動的等時性及兩個方向運動的獨立性。