Matematyka 
 
Tam i z powrotem
MaT
Samolot w jedną stronę leci z wiatrem a z powrotem pod wiatr. Jeśli prędkość samolotu jest w obie strony taka sama w stosunku do otaczającego go powietrza a prędkość wiatru jest stała to czy średnia prędkość samolotu będzie taka sama jak prędkość samolotu w bezwietrzną pogodę?

Na chłopski rozum wygląda na to, że prędkość średnia powinna być dokładnie taka sama. W końcu raz dodajemy prędkość wiatru a drugi raz – odejmujemy. Ale już po chwili zastanowienia, możemy dojść do wniosku, że nie będzie to takie proste. Bo co się stanie jeśli prędkość wiatru będzie większa niż prędkość samolotu? Z wiatrem doleci do celu bardzo szybko, ale pod wiatr? Będzie się przecież cofał. Oczywiście taka sytuacja jest niemożliwa. Prędkość lecącego samolotu wynosi co najmniej 200km/h a wiatr o takiej prędkości raczej się nie zdarza, a jeśli nawet, to latać się w nim nie daje ze względu na groźbę kolizji z drzewem samochodem czy porwanymi fragmentami budynków. Jednak wątpliwości zostają.

Zadanie wydaje się trudne, ale potrzebny będzie nam tylko jeden wzór

 

I umiejętność wykonywania czterech działań, a w zasadzie przekształcania wyrażeń w tym zakresie.

Wzór ten, dla lotu w jedna i drugą stronę przybiera postaci:

 

Teraz zobaczmy ile wynosi czas każdego z etapów lotu i czas całkowity:

 

Jeśli chcielibyśmy policzyć efektywna średnią prędkość samolotu na całej tracie, musiałaby ona spełniać równanie:

 

Porównując dwa ostatnie wyrażenia, możemy dość do wniosku, że prędkość średnia wynosi:

 

Zauważmy że wszystkie prędkości są wartościami dodatnimi, wiec efektywna prędkość w przypadku gdy wieje wiatr – jest zawsze mniejsza niż prędkość przy pogodzie bezwietrznej.

A jaka powinna być prędkość wiatru, by cały lot trwał dwa razy dłużej? I znów odpowiedź którą podsuwa nam intuicja – połowa prędkość samolotu – okazuje się błędna. Podstawiając tą wartość do ostatniego wzoru – okaże się że zwolnimy jedynie o ¼. Dlatego zamiast zgadywać, policzmy.

Średnia prędkość efektywna ma być równa połowie prędkości samolotu:

 

To oznacza:

 

Czyli dopiero gdy prędkość wiatru będzie wynosiła około

 

Lot będzie trwał dwa razy dłużej. Trochę to zaskakujące, prawda?

 
Opinie
 
Facebook
 
  
29861 wyświetleń

numer 10/2016
2016-10-01

Od redakcji
Aktualności
Ekonomia
Felieton
Literatura
Matematyka
Psychologia
Rozmaitości

nowyOlimp.net na Twitterze

nowy Olimp - internetowe czasopismo naukowe dla młodzieży.
Kolegium redakcyjne: gaja@nowyolimp.net; hefajstos@nowyolimp.net