2019-12-31
В реку, скорость течения которой везде равна $u$, из точки О на берегу бросают камень перпендикулярно берегу. Скорость поверхностных волн в воде равна $v$. Через какое время после падения камня волна придет в точку О, если камень упал на расстоянии $L$ от берега?
Решение:
В системе отсчета, связанной с водой (то есть движущейся со скоростью $u$ относительно берега в направлении течения реки), фронт волны, распространяющейся по воде из точки падения камня, представляет собой в любой момент времени $t$ окружность радиуса $R = vt$ ($t = 0$ в момент падения камня). Относительно берега центр этой окружности - точка А на рисунке - движется со скоростью $\vec{u}$. К моменту времени $\tau$, когда волна придет в точку О, точка А переместится в точку $A^{ \prime}$, пройдя путь $| AA^{ \prime} | = u \tau$.
Время $\tau$ найдем из условия (см. рисунок)
$L^{2} + (u \tau)^{2} = (v \tau)^{2}$.
Отсюда
$\tau = \frac{L}{ \sqrt{v^{2} - u^{2} } }$.