Uimarin energiankulutus

En ole lukiofysiikan jälkeen lukenut enempää fysiikkaa, joten osaisiko joku auttaa seuraavassa laskussa, jota mietin itsekseni?

Olkoon joki joukko {(x,y),x € reaaliluvut, 0 < y < l\}. Vesi virtaa joen rannan suuntaisesti, keskellä nopeudella v_1, rannalla nopeudella v_2 ( tässä v2
5418
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 5

Vanhimmat

Joki on siis {(x,y),x € reaaliluvut, 0 < y < l} ja l on joen leveys. Ilmeisesti jollakin homotetiapäättelyllä riittää olettaa, että l=1, mutta en ole tuosta ihan varma.

Äänestä
  • haluaa uida ko. virran yli rannalta toiselle ja hän haluaa tietää, minkä suuntaisesti hänen pitää uida, jotta energiankulutus olisi minimi ja paljonko on otettava ennakkoa, jotta tulisi tiettyyn haluttuun kohtaan vastarannalla? (kun virtauksen profiili on esitetyn kaltainen)

    Miksi sitten et suoraan kirjoita sitä selkokielellä, jos noin on?

    Äänestä

  • että uimari kirjoitti:

    haluaa uida ko. virran yli rannalta toiselle ja hän haluaa tietää, minkä suuntaisesti hänen pitää uida, jotta energiankulutus olisi minimi ja paljonko on otettava ennakkoa, jotta tulisi tiettyyn haluttuun kohtaan vastarannalla? (kun virtauksen profiili on esitetyn kaltainen)

    Miksi sitten et suoraan kirjoita sitä selkokielellä, jos noin on?

    Varmaan tarkoitus on, että lähtö- ja loppupisteet ovat annettuja, sillä muutenhan tehtävä on triviaali. Tahdot siis minimoida ajan lausekkeen:
    t = S dy (1 (x')^2)^(1/2)/v, missä v on siis uimarin nopeus. En kyllä jaksa miettiä, miten tuon saisi ratkaistuksi sillä noiden nopeuksien kanssa joutuu varmaankin hieman taistelemaan.

    Äänestä

  • että uimari kirjoitti:

    haluaa uida ko. virran yli rannalta toiselle ja hän haluaa tietää, minkä suuntaisesti hänen pitää uida, jotta energiankulutus olisi minimi ja paljonko on otettava ennakkoa, jotta tulisi tiettyyn haluttuun kohtaan vastarannalla? (kun virtauksen profiili on esitetyn kaltainen)

    Miksi sitten et suoraan kirjoita sitä selkokielellä, jos noin on?

    tasaisella nopeudella v3?

    Tällöin vähimmällä energialla pääsee aina kun minimoi vedessä kuluneen ajan t, koska samalla nopeudella v3 uimarin energian kulutus riippuu suoraan joessa kulutetusta ajasta.

    Nopeimmin yli pääsee aina tietenkin välittämättä virtauksesta ollenkaan (antamalla joen aina viedä mukanaan) ja laittamalla kaiken energiansa ylitykseen. Elikkä paras ratkaisu on aina suoraan yli, jossa uimarin uimasuunta on juuri kohtisuorassa virtaukseen nähden elikkä nenä kohti vastarantaa. Jos hän kääntää hetkeksikään vasemmalle taikka oikealle joen suunnassa, niin se pidentää hänen joessa viettämäänsä aikaa ja lisää energian kulutusta.

    Elikkä ylityksen nopeimman (ja energiakulutukseltaan vähäisimmän) ajan saa aina suoraan laskemalla:

    v3 = s/t -> t = v3/s

    jossa

    s = joen leveys
    v3 = uimarin uimanopeus

    Se mistä uimarin pitää aloittaa, riippuu tällöin pelkästään joen virtauksesta ja sen saa laskettua, kun selvittää joen virtausprofiilin ja soveltamalla siihen edellä saatua ylitysajan minimiä (t). Joka ei enää ole vaikea laskea. Joen virtaushan vaikuttaa vain aloituspaikkaan, mutta ei ylitysnopeuteen.

    Elikkä optimiratkaisussa uimarin suunta on koko ajan suoraan yli, kulunut aika saadaan aina samalla kaavalla, joka ei riipu virtauksen nopeudesta ollenkaan ja lopulta lähtöpaikka voidaan ratkaista ko. aikaa käyttämällä virran virtausprofiiliin.

    Äänestä

  • että uimari ui koko ajan kirjoitti:

    tasaisella nopeudella v3?

    Tällöin vähimmällä energialla pääsee aina kun minimoi vedessä kuluneen ajan t, koska samalla nopeudella v3 uimarin energian kulutus riippuu suoraan joessa kulutetusta ajasta.

    Nopeimmin yli pääsee aina tietenkin välittämättä virtauksesta ollenkaan (antamalla joen aina viedä mukanaan) ja laittamalla kaiken energiansa ylitykseen. Elikkä paras ratkaisu on aina suoraan yli, jossa uimarin uimasuunta on juuri kohtisuorassa virtaukseen nähden elikkä nenä kohti vastarantaa. Jos hän kääntää hetkeksikään vasemmalle taikka oikealle joen suunnassa, niin se pidentää hänen joessa viettämäänsä aikaa ja lisää energian kulutusta.

    Elikkä ylityksen nopeimman (ja energiakulutukseltaan vähäisimmän) ajan saa aina suoraan laskemalla:

    v3 = s/t -> t = v3/s

    jossa

    s = joen leveys
    v3 = uimarin uimanopeus

    Se mistä uimarin pitää aloittaa, riippuu tällöin pelkästään joen virtauksesta ja sen saa laskettua, kun selvittää joen virtausprofiilin ja soveltamalla siihen edellä saatua ylitysajan minimiä (t). Joka ei enää ole vaikea laskea. Joen virtaushan vaikuttaa vain aloituspaikkaan, mutta ei ylitysnopeuteen.

    Elikkä optimiratkaisussa uimarin suunta on koko ajan suoraan yli, kulunut aika saadaan aina samalla kaavalla, joka ei riipu virtauksen nopeudesta ollenkaan ja lopulta lähtöpaikka voidaan ratkaista ko. aikaa käyttämällä virran virtausprofiiliin.

    pitää olla tietenkin:

    v3 = s/t -> t = s/v3

    Äänestä

Kommentoi aloitusta


epäfyysikko kirjoitti:

En ole lukiofysiikan jälkeen lukenut enempää fysiikkaa, joten osaisiko joku auttaa seuraavassa laskussa, jota mietin itsekseni?

Olkoon joki joukko {(x,y),x € reaaliluvut, 0 < y < l\}. Vesi virtaa joen rannan suuntaisesti, keskellä nopeudella v_1, rannalla nopeudella v_2 ( tässä v2

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu