المپياد جهاني فيزيك
 برندگان مسابقه‌ي المپياد فيزيك
 
 رودخانه‌ي وحشي (مسابقه‌ي شماره‌ي 138)
رودخانه‌ي وحشي (مسابقه‌ي شماره‌ي 138)مسابقه فيزيك
حركت عمود بر جريان آب رودخانه‌...سؤال همراه با جواب

رودخانه‌ي وحشي






 

سؤال


در رودخانه‌اي كه سرعت آب در آن به 1 متر در ثانيه مي‌رسد يك شناگر خوب مي خواهد كه باسرعت 1.50 متر در ثانيه عرض رودخانه (15متر) را شنا كند تا به طرف ديگر برسد.

الف. چقدر طول مي‌كشد تا شناگر عرض رودخانه را با حساب اين جريان تند شنا كند و بدنش همچنان در همان حالت اوليه‌اي كه شنا مي‌كند باقي بماند (يعني عمود بر كناره‌ي رودخانه)؟

ب. اگر فرض كنيم با جريان در كف رودخانه حركت كند چقدر اين مسافت طول ميكشد و با چه فاصله‌اي از فاصله‌ي اصلي به طرف ديگر مي‌رسد؟



جواب

الف. اگر شناگر جريان را به حساب آورد و مطمئن شود كه مسيرش مستقيم خواهد بود با توجه به جريان، به سمت بالاي رودخانه بادي شنا كند تا بردار نهايي طوري باشد كه دقيقاً در نقطه‌ي مقابل آن‌طرف رودخانه به كناره برسد. 

قضيه‌ي فيثاغورس:

بردار نهايي يعني بردار مستقيم از يك كناره به نقطه‌ي مقابل بايد باشد پس مي‌توانيم زماني كه او بايد شنا كند تا به طرف مقابل برسد پيدا كنيم:
 


ب. اگر شناگر جريان را در نظر نگيرد، جريان او را به سمت پايين رودخانه مي‌برد:


اين دفعه بردار نهايي برعكس است ولي نيازي نيست همه‌ي محاسبات قبلي را تكرار كنيم جز اينكه 15 متري كه بايد شناگر در روزدخانه شنا كند را براي زمان در نظر بگيريم و اينكه در چه فاصله‌اي از نقطه‌ي مقابل كناره‌ي شروع حركت به خشكي مي‌رسد. ابتدا بايد مدت زمان شنا را حساب كنيم:


وقتي شناگر 10 ثانيه در آب باشد، در اين مودت به سمت پايين رودخانه در اثر جريان حركت مي‌كند، و در طول زمان اين جريان ثابت است. و او در فاصله‌ي زير به كناره‌ي مقابل مي‌رسد.


10 متر پايين‌تر از نقطه‌ي مقابل نقطه‌ي شروع ولي اين‌دفعه سريع‌‌تر به طرف مقابل رسيده چون در جريان رود حركت كرده است.
1388/11/27 لينک مستقيم

فرستنده :
حسین حسین آبادی HyperLink HyperLink 1388/11/28
مـتـن : با سلام
مختصات رو طوری انتخاب می کنیم که محور y در راستای رودخانه باشد. به طوری که جهت آب منفی باشد. و محور x را عمود بر راستای رودخانه در نظر میگریم. ابتدا سرعت افقی را مقداری بدست می آوریم که جهت جریان آب با سرعت عمودی خنثی شود. از رابطه فیثاغورث بدست می آوریم :
v^2=2.25-1=1.25
v=1.118 m/s
که مقدار بالا سرعتی است که شناگر باید در راستای محور افقی و عرض رودخانه داشته باشد تا در جهت محور y و یا همان رودخانه حرکت نکند.
حال پاسخ قسمت الف را بدست می آوریم :
x را تابع خطی از زمان تعریف می کنیم :
x(t)=vt
با حل معادله داریم :
t=13.41 s
پاسخ ب :
اگر با جریان حرکت کند سرعت افقی اش همان 1.5 m/s است و سرعت عمودی آن 1 m/s می باشد. این بار سرعت جدیدی داریم. مدت زمانی که طول می کشد تا عرض را طی کند در فرض سوال ربطی به جریان آب ندارد پس داریم :
x(t)=vt
که داریم :
t=10 s
چون زمان را داریم موقعیت در راستای رودخانه نسبت به نقطه ی اول به صورت زیر است :
y(t)=vt
که v سرعت رودخانه است. t و v را داریم پس :
y= 10 m
ضمنا" می خواستم بدونم که میانگین سطح سوالات اینجا چقدر با المپیاد مرحله اول فاصله دارند ؟
با تشکر
موفق باشید.
پاسـخ : سلام. در مورد سطح سؤالات. تنوع داريم. سؤالات بسيار مشكل هم اينجا قرار دادم، سؤالات ساده هم هست. ولي معمولاً سؤالاتي كه زيادي ساده باشه قرار نمي‌دم. حتماً در حد مرحله‌ي اول و گاهاً در حد دانشجويي (البته فقط يكي دو سؤال) قرار گرفته اينجا. سؤالات اخير هيچكدوم از سطح المپياد بالاتر نيستند. در اين سؤالات نكته‌هاي مختلفي هست كمك مي‌كنه به فهم فيزيك يا تمرين رياضياتي.

نظر شما پس از تاييد در سايت قرار داده خواهد شد
نام :
پست الکترونيکي :
صفحه شخصي :
نظر:
تایید انصراف
 
 المپياد فيزيك

 

     

 

 

صفحه‌ي اصلي

     

 

راهنماي سايت

     

 

 

آموزش

     

 

بانك سوال

     

 

 

مسابقه

     

 

 

زنگ تفريح

     

 

 

مصاحبه و گزارش

     

 

 

معرفي كتاب

     

 

 

مشاوره

     

 

 

پرسش‌و‌پاسخ‌علمي

     

 

اخبار

 

فعاليت‌هاي علمي

 بازديدها
خطایی روی داده است.
خطا: بازديدها فعلا" غیر قابل دسترسی می باشد.