作者kramnik (progressive)
看板Physics
标题Re: [问题] 淋雨的问题
时间Wed Dec 30 11:10:06 2009
※ 引述《sympa (sympa)》之铭言:
: 如果有一天在街上走着走着突然下起雨来
: 请问用走的和用跑的回家,身体淋到雨的总量哪个会比较多呢?
: 哪个身体的淋湿程度较湿呢?
: 可否顺便证明一下呢
: 谢谢
相对於地面座标系..雨滴为垂直下落..
设人在x轴上移动的速度为v1..雨滴下落速度为v2..下落角度与x轴的夹角为θ..
如右图
http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=33&f=1014091051&p=0
分别以[单纯长方体]及[球型+长方体]来粗糙近似人型..
得到的结果皆是跑越快..淋湿程度较低..
以下是推导
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相对於雨滴运动座标系..如下图
http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=33&f=1014091052&p=1
令合成速度为v3..则
v3 = (v1^2 + v2^2)^(1/2)
淋湿程度相当於物体於相对静止的雨幕中所划过的体积..如下图
http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=33&f=1014091053&p=2
http://www.wretch.cc/album/show.php?i=kramnik1&b=33&f=1014091054&p=3
设人与目的地距离为L..即在雨中移动的时间为(L/v1)
雨幕中所划过的体积 = 垂直v3方向的截面积 * v3 *(L/v1)
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以前後宽a..左右宽b..高c的长方体来近似人型..
则垂直v3方向的截面积 A(v1) ≒ b*[a*(v2/v3) + c*(v1/v3)]
所以
雨幕中所划过的体积 = 垂直v3方向的截面积 * v3 *(L/v1)
= b*[a*(v2/v3) + c*(v1/v3)] * v3 * (L/v1)
= b*L*[a*(v2/v1) + c]
可知v1越大..淋湿程度越低..
即跑得越快..淋湿程度越低..
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以半径r的球体近似人头..
前後宽a..左右宽b..高c的长方体来近似人身..
长方体上半部近似被球体完全遮住..
则垂直v3方向的截面积 A(v1) ≒ π*r^2 + b*c*(v1/v3)
雨幕中所划过的体积 = 垂直v3方向的截面积 * v3 *(L/v1)
= [π*r^2 + b*c*(v1/v3)] * v3 * (L/v1)
= L*[π*r^2*(v3/v1) + b*c]
= L*[π*r^2*(1+v2^2/v1^2)^(1/2) + b*c]
可知v1越大..淋湿程度越低..
即跑得越快..淋湿程度越低..
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 163.15.65.104
1F:→ rpfeynman:垂直你的截面积两个部分的都取错了 12/30 13:20
2F:→ rpfeynman:对不起我看错了@@体积方面没算错 12/30 13:51
3F:→ rpfeynman:重点在v2以及v1的比值你要分大於、小於、等於讨论 12/30 13:54
4F:→ kramnik:不需要..因为变数只有v1..v1→∞为全可能区域极小值.. 12/30 13:56
5F:→ kramnik:在简化的人体模型中..跑越快..淋湿程度会越低.. 12/30 13:57
6F:→ kramnik::) 12/30 13:58