物理竞赛题 高手进!!!

在舞台上 甲乙丙三位舞蹈演员分别从边长为a的正三角形出发,随舞曲节拍以平均速率v运动,以舞曲的若干拍为时间单位,在第一个时间单位内他们始终保持甲朝乙,乙朝丙,丙朝甲,在第二个时间段内,保持甲朝丙,丙朝乙,乙朝甲运动,若三位舞蹈演员以上述方式交替运动,求
经过多少时间她们三人相遇
每位演员进行的路程
我是初三啊
回答的怎么那么难啊
不过怎么计算相对速度啊?

这道题看你是要明白一个知识点还是做题。

所谓做题就是单看这道题。

画图,刚开始时三个演员在等边△的三个顶点上,相距分别都是a。
节拍就是单位时间,理解为计算中的1秒。
将速度分解可知,任意两个舞蹈演员靠近的相对速度为 V=v+v/2=3v/2
这是单看两个演员的情况,因为等边△成中心对称,所以任意选两个人都满足上述情况,即三个人的运动也满足上述情况所以t=S/V=2a/3v【注意大小写】
由于他们实际速度是v,所以由合速度与分速度的等时性可知,S‘=vt=2a/3

还有一种数学方法即是将矢量分解,因为不如物理方法简单,如果有兴趣我们可以在题外讨论!

所谓明白知识点就是这道题涉及到螺旋方程的推导,高中课本不要求掌握,但是适用于这道题,有兴趣可以看一下,不看以下推导对本题影响不大。

==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+

因为图形呈几何对称,而且每位演员与中心点(等边三角形的几何中心)角度始终保持π/6。所以这个运动可以归纳如下:
考虑当物体以恒定速度v绕固定点运动,其速度矢量与位移矢量夹角为定值α(0<α<π/2)设位移矢量初始值为r0,其转过一个【小】角度△φ后,其长度变化为-△r,由于α为定值,可得:
△r(φ)/△φ=-r(φ)cotα

联想辐射衰减方程dm(t)/dt=-m(t)λ
的解为m(t)=m0e^(-λt),和它类似,极坐标中蜗牛移动的路径方程为r(φ)=r0e^(-φcotα)

这就是著名的对数螺旋方程,说明半径r在转过无限的角度后趋近于0,即一个质点经过有限长的时间走过有限的距离后能到达中心,但要转无穷多圈。
==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+==+

P.s:这道题是根据一道老竞赛题改编而成,原题就是把演员换成了蜗牛 - -b

希望对您有所帮助~!有不懂的可以百度hi我~~!

参考资料:原创答案,不过我在奥赛经典这本书上做过这道题

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2011-02-15
每一个时刻,3个人都在一个等边三角形上,而三角形边旋转边缩小,最后在中心缩小为一个点。
所以我们知道,3个点都有指向中心的速度,并且不会变,因为总速度不变。
v=v。cos30°,s=Lcos30°*2/3。所以,t=s/v。
路程即为 S=v。t
第2个回答  2011-02-16
这个题主要考速度的分解,参考系的选取.以三人组成三角形为参照物,这样就可以看成三个人往中间跑,速度为人相对于地面速度面向三角中心的分速度.即V·cos30°.
a/2/cos30° = V·cos30°·t
这样时间就出来了
再由 s = V · t 就出来路程了
这个题额在高中物理竞赛辅导书上见过,也不知道是谁改编谁的.不过培养物理思维是物理题的中心目的,这位同学如此积极通过网络寻求答案,值得表扬.希望好好努力

参考资料:个人经验

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第3个回答  2011-02-15
我做过和这类似的题:三只蜗牛所在的位置构成边长l=60cm的正三角形,第一只朝第二只爬,2朝3爬,3朝一怕。v=50cm/min。问多久相遇
和你这是一样的,只是你转身以后就反了。把你那题三个人所进过的路径,每双数(就是第1次转身后到第三次转身前)段对称的折叠一次,就是把图形折叠、回来,和我这一题的蜗牛的路径是一样的。在极坐标中蜗牛的移动路径方程为r=(l/根号3)*e的(负根号3*fai)次方
总之,这题用转换的思想(把路径转换成这样的)再用微积分的思想(取detai x)
v‖=vcos30°
经过t=OA/v‖=2l/3v=2a/3v后相遇
我题中的l是三角形边长,就是l=a
O是正三角形的中心

我的题目,高中物理竞赛解题方法 力学部分,第一部分 物体的运动,第二讲 重要模型与专题 第5点,质点在动态多边形顶点相遇轨迹的思考。(第13-15页)
第4个回答  2011-02-15
最后三个人肯定是同时聚在一点的,所以只要知道甲乙什么时候相遇就可以了,所以只要求出相对速度就可以了,而他们相向运动的相对速度等于V(1+cos60°)=3/2*V,所以时间为边长a除以这个速度,而路程等于这个时间乘以速度,所以答案为2/3*a
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