Какова скорость падения капель дождя, если они падают вертикально вниз и не оставляют следов на заднем стекле автомобиля, который наклонен вперед под углом 60° к горизонту, при скорости автомобиля более 36 км/ч?

Физика Колледж Динамика скорость падения капель дождя угол наклона автомобиля скорость автомобиля физика капель дождя вертикальное падение капель Новый

Чтобы определить скорость падения капель дождя, нам нужно рассмотреть движение капель относительно автомобиля, который движется с определенной скоростью. Давайте разберем этот вопрос по шагам.

Шаг 1: Определение скорости автомобиля

• Скорость автомобиля задана как более 36 км/ч. Для удобства переведем это значение в метры в секунду.
• 1 км/ч = 1/3.6 м/с, следовательно, 36 км/ч = 36 / 3.6 = 10 м/с.
• Таким образом, скорость автомобиля составляет более 10 м/с.

Шаг 2: Угол наклона автомобиля

• Автомобиль наклонен вперед под углом 60° к горизонту. Это означает, что капли дождя должны падать под углом, чтобы не оставлять следов на стекле.
• Когда капли падают вертикально вниз, их горизонтальная скорость должна соответствовать горизонтальной скорости автомобиля, чтобы капли не оставляли следов.

Шаг 3: Разложение скорости капель дождя

• Рассмотрим скорость падения капель дождя как V. Эта скорость будет вертикальной.
• Горизонтальная скорость капель дождя должна быть равна горизонтальной составляющей скорости автомобиля.
• Горизонтальная составляющая скорости автомобиля можно найти, используя тригонометрию: Vx = V * cos(60°).
• Поскольку cos(60°) = 0.5, то Vx = 0.5 * V.

Шаг 4: Установка равенства скоростей

• Мы знаем, что Vx (горизонтальная скорость капель дождя) должна быть равна скорости автомобиля, которая более 10 м/с.
• Таким образом, у нас есть уравнение: 0.5 * V = 10 м/с.

Шаг 5: Решение уравнения

• Умножим обе стороны уравнения на 2: V = 20 м/с.

Таким образом, скорость падения капель дождя составляет 20 м/с. Это означает, что капли падают с этой скоростью вертикально вниз, что позволяет им не оставлять следов на заднем стекле автомобиля, наклоненном под углом 60° к горизонту.