v船cos θ=v水,如图甲所示.
甲
情况二:v水>v船
乙
如图乙所示,以v水矢量的末端为圆心,以v船的大小为半径作圆,当合速度的方向与圆相切时,合速度的方向与河岸的夹角最大(设为α),此时航程最短.由图可知sin α=,最短航程为x==d.此时船头指向应与上游河岸成θ′角,且cos θ′=.
【例1】 一小船渡河,河宽d=180 m,水流速度v1=2.5 m/s.船在静水中的速度为v2=5 m/s,求:
(1)小船渡河的最短时间为多少?此时位移多大?
(2)欲使船渡河的航程最短,船头应朝什么方向?用多长时间?
[解析] (1)欲使船在最短时间内渡河,船头应朝垂直河岸方向.当船头垂直河岸时,如图所示,
合速度为倾斜方向,垂直分速度为v2=5 m/s.
t=== s=36 s
v合== m/s