Решение задач из Савченко О.Я.

Aliaksandr Melnichenka
October 2023

Условие:

$1.4.17.$ Идет отвесный дождь. Скорость капель $u$. По асфальту со скоростью $v$ скользит мяч. Во сколько раз за один и тот же промежуток времени на него попадает больше капель, чем на такой же, но неподвижный мяч? Изменится ли ответ, если мяч не круглый

Решение:

На неподвижный мяч за время $t$ падают все те капли, которые находятся в цилиндре высотой $ut$ и площадью основания $S_1$, равной площади центрального сечения мяча, перпендикулярного $u$. То есть в первом случае

$N_1 = utS_1$

Во втором случае, перейдем в СО катящегося мяча, тогда капли падают на него со скоростью

$u_1 = \sqrt{u^2 + v^2}$

$N_2 = u_1 t S_2$,

где $S_2$ равна площади центрального сечения мяча, перпендикулярного $u_1$. Для мяча-шара $S_1 = S_2 = S$, и тогда

$N_2 = \sqrt{u^2 + v^2} t S$

Откуда получаем искомое отношение

$$\fbox{$\dfrac{N_2}{N_1} = \sqrt{1 + \dfrac{v^2}{u^2}}$}$$

Когда мяч имеет форму отличную от шара, его площадь сечения будет варьироваться от плоскости сечения

$S_1\neq S_2\neq S$

Таким образом, полученный ответ будет меняться и от формы мяча

NO: Для дополнительного прочтения, рекомендую обсуждение этой задачи на ask.bc-pf.org

Ответ:

Больше капель падает на катящийся мяч в

$\dfrac{N_2}{N_1} = \sqrt{1 + \dfrac{v^2}{u^2}}$ раз.