Bay khứ hồi gặp gió: vì sao xuôi gió không bù hết ngược gió?

Vật lý 10 · Ôn tập kiến thức THPT

Khứ hồi trong gió dọc đường có thời gian t = L/(v − u) + L/(v + u), lớn hơn 2L/v khi 0 < u < v. Xuôi gió nhanh hơn không bù hết thời gian ngược gió.

Dùng v là tốc độ máy bay đối với không khí, u là tốc độ gió đối với đất. Mỗi chặng dài L đo theo mặt đất. Hai vận tốc phải cùng đơn vị; trong ví dụ dưới dùng km và giờ để tính thời gian.

Tính và kiểm tra

Một mô hình máy bay giữ v = 100 km/h, gió dọc tuyến u = 20 km/h; mỗi chặng dài 120 km.

• Ngược gió: tốc độ đất 80 km/h, thời gian 1,5 giờ.
• Xuôi gió: tốc độ đất 120 km/h, thời gian 1 giờ.
• Tổng 2,5 giờ, so với 2,4 giờ khi không gió: tăng 6 phút.

Cộng phân số độc lập cho t = 2Lv/(v² − u²). Tỉ số với thời gian không gió là v²/(v² − u²) > 1. Nguyên nhân là thời gian tỉ lệ nghịch tốc độ, nên hai thay đổi đối xứng về tốc độ không đối xứng về thời gian.

Không lấy trung bình số học 80 và 120 rồi cho rằng tốc độ cả hành trình là 100 km/h. Tốc độ trung bình thực tế là 240/2,5 = 96 km/h.

Mô hình đòi hỏi u < v; nếu u ≥ v, máy bay không tiến được theo chặng ngược gió trong những giả thiết đã đặt. Ngoài đời còn độ cao, hướng gió và vận hành nên kết quả này chỉ phục vụ bài toán.

Tự luyện: L = 80 km, v = 80 km/h, u = 20 km/h. Tổng thời gian 32/15 giờ, tức 2 giờ 8 phút.

Đọc tiếp: Cộng vận tốc · Vận tốc và gió.