При скорости ветра 8 м/с капля дождя падает под углом 30° к вертикали. При какой скорости ветра капля будет падать под углом 60° к вертикали?
от

1 Ответ

Дано:  
- Скорость ветра (Vw1) = 8 м/с  
- Угол падения капли дождя (α1) = 30°  

Найти:  
- Скорость ветра (Vw2), при которой капля будет падать под углом (α2) = 60°.

Решение:  
1. Определим вертикальную и горизонтальную составляющие скорости капли дождя при угле 30°:

   Vv1 = Vd * cos(α1)  
   Vh1 = Vd * sin(α1) + Vw1  

где Vd - скорость падения капли (вертикальная скорость).

2. Для угла 30°:

   Vv1 = Vd * cos(30°) = Vd * (sqrt(3)/2)  
   Vh1 = Vd * sin(30°) + 8  

3. Вертикальная составляющая скорости будет одинаковой для обоих случаев, так как капля дождя падает одинаково:

   Vv1 = Vv2  

4. Теперь найдем вертикальную и горизонтальную составляющие для угла 60°:

   Vv2 = Vd * cos(60°) = Vd * (1/2)  
   Vh2 = Vd * sin(60°) + Vw2  

5. Уравняем вертикальные составляющие:

   Vd * (sqrt(3)/2) = Vd * (1/2)  

6. Горизонтальные составляющие:

   Vd * sin(30°) + 8 = Vd * sin(60°) + Vw2  

7. Подставим значения:

   Vd * (1/2) + 8 = Vd * (sqrt(3)/2) + Vw2  

8. Упростим уравнение:

   Vw2 = Vd * (1/2) + 8 - Vd * (sqrt(3)/2)  
   Vw2 = Vd * (1/2 - sqrt(3)/2) + 8  

9. Теперь выразим Vd через Vw1:

   Vd = Vw1 / tan(30°)  
   Vd = 8 / (1/sqrt(3)) = 8 * sqrt(3) ≈ 13.86 м/с  

10. Подставим Vd в уравнение для Vw2:

   Vw2 = (13.86 * (1/2 - sqrt(3)/2)) + 8  

11. Посчитаем:

   1/2 - sqrt(3)/2 = (1 - sqrt(3)) / 2  

   Vw2 = 13.86 * (1 - sqrt(3)) / 2 + 8  

12. Теперь подставим значение sqrt(3) ≈ 1.732:

   Vw2 ≈ 13.86 * (-0.732) / 2 + 8  
   Vw2 ≈ -5.08 + 8  
   Vw2 ≈ 2.92 м/с  

Ответ:  
Скорость ветра, при которой капля будет падать под углом 60° к вертикали, составляет approximately 2.92 м/с.
от