(1)最短时间
船头垂直于河岸行驶,tmin=,与v水的大小无关.船向下游偏移:x=v水tmin(如图1甲所示).
(2)最短航程(v船>v水)
最短航程为xmin=d,此时船的航向垂直于河岸,船头与上游河岸成θ角,满足cos θ=(如图乙所示).
例1 有一只小船正在过河,河宽d=300 m,小船在静水中的速度v1=3 m/s,水的流速v2=1 m/s.小船以下列条件过河时,求过河的时间.(结果保留三位有效数字)
(1)以最短的时间过河;
(2)以最短的位移过河.
答案 (1)100 s (2)106 s
解析 (1)当小船的船头方向垂直于河岸时,即船在静水中的速度v1的方向垂直于河岸时,过河时间最短,则最短时间tmin== s=100 s.
(2)因为v1=3 m/s>v2=1 m/s,所以当小船的合速度方向垂直于河岸时,过河位移最短.此时合速度方向如图所示,则过河时间t==≈106 s.
2.绳、杆关联速度问题
绳、杆等连接的两个物体在运动过程中,其速度通常是不一样的,但两者的速度是有联系的(一般两个物体沿绳或杆方向的速度大小相等),我们称之为"关联"速度.解决此类问题的一般步骤如下:
第一步:先确定合运动,物体的实际运动就是合运动;
第二步:确定合运动的两个实际作用效果,一是沿牵引方向的平动效果,改变速度的大小;二是沿垂直于牵引方向的转动效果,改变速度的方向;
第三步:按平行四边形定则进行分解,作好运动矢量图;
第四步:根据沿绳(或杆)牵引方向的速度相等列方程.
例2 如图2所示,当小车A以恒定的速度v向左运动时(定滑轮光滑),则对于B物体来说,下列说法正确的是( )