2017-11-06
Неподвижное цилиндрическое ведро наполняется под дождем за время $t$. Капли падают вертикально с постоянной скоростью $v$. За какое время наполнится ведро, если оно будет двигаться в горизонтальном направлении со скоростью $V$?
Решение:
Пусть $\rho$ будет средняя плотность воды, падающей в виде дождевых капель в воздухе, $S$ — площадь открытого сечения ведра. Можно написать общее соотношение, определяющее массу воды, проходящей через это сечение за время $t$:
$M = \rho v_{пр} \cdot t$.
(здесь $v_{пр}$ — проекция скорости капель, перпендикулярная открытому сечению ведра).
В системе координат, связанной с горизонтально движущимся ведром, дождь становится косым. У капель дождя появляется проекция скорости, направленная против движения, но все это никак не влияет на величину проекции скорости капель (см. рис.), перпендикулярной сечению ведра, которая по-прежнему остается равной $v$. Поэтому скорость наполнения ведра не изменится, и оно наполнится за то же самое время $t$.