1.4.18∗. Мальчик, который может плавать со скоростью, в два раза меньшейскорости течения реки, хочет переплыть эту реку так, чтобы его как можно меньше снесло вниз по течению. Под каким углом к берегу он должен плыть? На какое расстояние его снесет, если ширина реки $H = 200$ м?
Решение
Рассмотрим движения мальчика со скоростью $\vec{v}$, когда его сносит река с течением $\vec{u}$
Представление $\\vec{v'}$ как суммы двух векторов
Распишем в проекциях на горизонтальную и вертикальные оси, учитывая, что $u = 2v$
Подставляем в $(1)$ и находим расстояние на которое его снесет
$$\fbox{$L = H\sqrt{3}$}$$
Ответ
$\alpha = 60^{\circ}$,$l = 200 \sqrt{3} \approx 345$ м
Альтернативное решение
Альтернативное решение
Векторный метод. По сложению скоростей чтобы снос был минимальный, нужно направить абсолютную скорость под возможно максимальным углом к берегу.
Пусть скорость реки $2v$, а тела относительно воды $v$. Тогда треугольник скоростей по сложению с максимумом угла абсолютной к берегу показан на рисунке (всевозможные концы относительной скорости тела показаны окружностью).
Верхний угол в таком случае равен $\pi/2$. И для угла плытия тела к берегу
$$\cos\alpha = \frac{v}{2v} = \frac{1}{2}.$$
То есть $\alpha = \pi/3$.
Траектория совпадает с направлением абсолютной скорости и по геометрии