Suy vận tốc mưa từ hai góc nghiêng quan sát

Vật lý 10 · Ôn tập kiến thức THPT

Góc mưa người đang di chuyển thấy là góc của vận tốc tương đối, không nhất thiết là góc mưa đối với mặt đất. Chọn chiều ngang dương theo chiều chuyển động người quan sát, chiều đứng dương xuống.

Gọi vận tốc mưa đối với đất là (u, w), với w > 0. Người chạy ngang với tốc độ V thấy vận tốc (u − V, w). Khi V > u, mưa nghiêng về phía sau; độ lớn tan góc với phương thẳng đứng là (V − u)/w.

Hai số đo đủ để tìm hai thành phần

Một quan sát viên chạy 4 m/s thấy tan góc = 0,25; khi chạy 8 m/s thấy tan góc = 0,75. Mưa ổn định, cùng nghiêng về phía sau ở cả hai lần.

Ta có 4 − u = 0,25w và 8 − u = 0,75w. Lấy phương trình sau trừ trước: 4 = 0,5w, suy ra w = 8 m/s, rồi u = 2 m/s.

Kiểm tra trực tiếp: hai vận tốc tương đối có thành phần ngang −2 và −6 m/s; chia độ lớn cho 8 m/s được đúng 0,25 và 0,75. Mưa đối với đất có tốc độ √68 ≈ 8,246 m/s, không bằng tốc độ đứng 8 m/s.

Nếu chỉ biết độ lớn góc mà không biết nghiêng về bên nào, có thể phát sinh nghiệm khác; phải ghi hướng trước khi lập phương trình. Cũng không được lấy góc theo phương ngang rồi dùng cùng công thức tan.

Tự luyện: Với mưa trên, người chạy 6 m/s thấy tan góc bao nhiêu? Đáp án: 0,5, mưa nghiêng về phía sau. Người đứng yên lại thấy thành phần ngang dương, nên hướng nghiêng thay đổi.

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