必修第二册 · 运动的合成与分解

渡河时,船到底朝哪儿走?

小船对着对岸开,为什么常常会漂到下游?别急着怪船没开直。把同一时刻的两个速度当成矢量相加,水面上的实际航迹就自己“露出来”了。

船对水速度 v船对水 水对地速度 v水对地 船对地速度 v船对地(实际)
同一出发点:矢量首尾相接 上方是对岸;水流向右为下游
对岸 此岸(出发) 水流 → 下游 预计靠岸点 v船对水 v水对地 v船对地 船头 横向分速度接近 0:难以到达对岸
沿岸分速度(船对地)0.02 m/s≈ 0,航迹几乎不偏移
横向分速度(船对地)1.97 m/s决定能否、以及多快到达对岸
实际速度大小1.97 m/s航迹偏向对岸上游
每一项都在说“谁相对谁”:v船对地 = v船对水 + v水对地

平行四边形不是装饰

橙色箭头先表示船相对水的速度;从它的末端再接上蓝色水流速度。黑色对角线才是船相对地面的实际速度,也就是水面上留下的实际航迹方向。

注意这个陷阱

“船头正对河岸”不一定“实际航迹垂直河岸”。水流仍会给船一个向下游的速度。要让黑色箭头竖直,船对水速度必须带有恰好抵消水流的上游分量。

挑战:怎样使实际航迹垂直河岸?

请先判断。这里“垂直河岸”指船对地速度的沿岸分量为 0,而不是船头恰好朝着对岸。

适用提醒:这里把水流视为相对地面沿河岸的匀速运动,船相对水的速度大小由滑块给定。若要实际航迹垂直河岸,需满足 v船对水·sinθ + v水对地 = 0;因此水流速度不能大于船相对水速度,否则无论怎样偏转都无法完全抵消。