Kubo má dlhoročnú prax v robení veľkých vecí. Aj Natálii vystrojil poriadne prekvapenie, keď ju zobral na let vzducholoďou. Tak si užívali parádny výhľad vo vzducholodi letiacej rýchosťou $v$, keď tu zrazu začal fúkať severný vietor konštantnou rýchlosťou $w$. Obaja začali diskutovať o tom, v akom rozpätí azimutov by mali letieť, ak chcú, aby im vietor viac pomáhal ako ich brzdil (teda že sa im poletí ľahšie ako za bezvetria). Vedeli by ste to zistiť vy?
Pozrime sa najprv na obrázok, kde je situácia znázornená – rýchlosť severného vetra je znázornená vektorom $\vec{w}$ a rýchlosť vzducholode vektorom $\vec{v}$. Vektor $\vec{v’}$ je vektorový súčet vektorov $\vec{w}$ a $\vec{v}$ alebo aj výsledná rýchlosť vzducholode.
*
Relatívna rýchlosť vzducholode voči vetru
*
Uvažovaním podmienky zo zadania (vietor nám má viac pomáhať, ako brzdiť) prídeme na to, že nová rýchlosť $\vec{v’}$ by mala byť väčšia ako $\vec{v}$. Teda pre špeciálny uhol $\alpha+\beta$, kedy tieto dve rýchlosti budú rovné, bude výška trojuholníka na obrázku rozpoľovať stranu $w$ a aj uhol $\alpha$. Vtedy vieme využiť definíciu funkcie sínus pre zistenie veľkosti uhla $\alpha/2$: $$\sin\left(\frac{\alpha}{2}\right) = \frac{w}{2v}\text{,}$$ $$\frac{\alpha}{2} = \arcsin\frac{w}{2v}\text{.}$$
Z obrázka je tiež vidno, že $\alpha+\beta$ nie je nič iné, ako $\alpha/2 + \ang{90}$,
$$\alpha + \beta = \ang{90} + \arcsin\frac{w}{2v}\text{.}$$
$\alpha+\beta$ je limitný uhol, kedy vietor nebrzdí a ani neurýchľuje vzducholoď. Interval priaznivých uhlov na let vzducholoďou je teda $\left( \ang{-90} - \arcsin\frac{w}{2v}\text{; } \ang{90} + \arcsin\frac{w}{2v} \right)$.
Fyzikálny korešpondenčný seminár zastrešuje občianske združenie Trojsten.
Trojsten, o.z.
FMFI UK, Mlynská dolina
842 48 Bratislava
Kategória pre makačov
Tímová fyzikálna súťaž pre stredoškolákov
Intenzívny fyzikálny zážitok v lete