Задача о движении судна по реке

Разбираем классическую задачу о судне на реке: от модели и уравнений до пошагового решения, типичных ошибок и интересных вариантов. Учимся быстро!

Бесплатная консультация юриста

+7 (800) -02-87-29

Реклама jurik.ru

В школьных учебниках по физике и математике часто встречается типичная задача о движении судна по реке. Она позволяет отработать навыки работы с относительными скоростями, уравнениями движения и простыми алгебраическими преобразованиями.

Содержание статьи

  • Формулировка задачи
  • Физическая модель и обозначения
  • Запись уравнений
  • Пошаговое решение
  • Вариации задачи и дополнительные примеры
  • Типичные ошибки учеников
  • Самостоятельные упражнения

Формулировка задачи

Условие. Расстояние между двумя пристанями А и В вдоль реки равно 48 км. Судно (плот, моторная лодка, пароход) отправилось из А и проплыло до В по течению реки за 3 ч. Требуется определить:

  1. Скорость течения реки vт (км/ч);
  2. Собственную скорость судна в стоячей воде vс (км/ч).

Для однозначного определения обеих скоростей в условии обычно указывается ещё один параметр – время пути против течения или разница во времени между двумя суднами. В нашем случае будем рассматривать два типичных случая:

  • Случай A – известна только скорость судна по течению (заданная в условии).
  • Случай B – дополнительно известен путь обратно (против течения) или время задержки другого судна.

Физическая модель и обозначения

Пусть:

  • S = 48 км – расстояние между пристанями;
  • tд = 3 ч – время движения по течению;
  • vт – скорость течения реки (положительная, если она направлена от А к В);
  • vс – собственная (моторная) скорость судна в неподвижной воде;
  • vд = vс + vт – скорость судна по течению;
  • vу = vс ― vт – скорость судна против течения (если она положительна, судно может двигаться вверх по реке).

Запись уравнений

Для движения по течению справедливо простое соотношение:

S = vд·tд

Подставляя выражение для vд получаем:

48 = (vс + vт)·3

Отсюда:

vс + vт = 48 / 3 = 16 км/ч

Это единственное уравнение, получаемое из условия «по течению за 3 ч». Чтобы найти обе неизвестные, нам нужно ещё одно уравнение. Ниже рассматриваются два типичных способа его получения.

Пошаговое решение

Случай A – известна только скорость по течению

Если в условии дополнительно указано, что собственная скорость судна известна (например, vс = 12 км/ч), то сразу получаем:

vт = 16 ― vс = 16 ― 12 = 4 км/ч

Ответ:

  • Скорость течения vт = 4 км/ч;
  • Собственная скорость судна vс = 12 км/ч (задана).

Случай B – известен путь обратно (против течения)

Часто в задачах добавляют информацию о времени обратного пути. Предположим, что судно сразу после прибытия в пункт В развернулось и вернулось в А за tу = 5 ч. Тогда получаем второе уравнение:

S = vу·tу = (vс ー vт)·5

Отсюда:

vс ― vт = 48 / 5 = 9.6 км/ч

Теперь у нас система двух линейных уравнений:

Уравнение Вид
1 vс + vт = 16
2 vс ー vт = 9.6

Складываем их:

2·vс = 16 + 9.6 = 25.6 ⇒ vс = 12.8 км/ч

Вычитаем второе из первого:

2·vт = 16 ― 9.6 = 6.4 ⇒ vт = 3.2 км/ч

Ответ:

  • Собственная скорость судна vс = 12.8 км/ч;
  • Скорость течения реки vт = 3.2 км/ч.

Общий алгоритм решения

  1. Записать формулу расстояния S = v·t для каждого известного отрезка пути (по течению и/или против течения).
  2. Выразить скорости по течению и против течения через vс и vт.
  3. Составить систему линейных уравнений.
  4. Решить систему (сложением/вычитанием или методом подстановки).
  5. Проверить полученные значения, подставив их обратно в исходные уравнения.

Вариации задачи и дополнительные примеры

Плот и моторная лодка

Часто в условии фигурируют два судна: плот, движущийся только под действием течения, и моторная лодка, имеющая собственную скорость. Пример:

  • Плот стартует из А в 9:00 и движется только с скоростью течения vт.
  • Через 1 ч лодка с собственной скоростью vс начинает движение из того же пункта.
  • Лодка достигает В и сразу же возвращается в А. К этому моменту плот прошёл 50 км.

Для такой задачи получаем три уравнения:

  1. Плот: vт·tп = 50 (где tп – время, прошедшее с 9:00 до момента встречи).
  2. Лодка туда: (vс + vт)·tд = 48.
  3. Лодка обратно: (vс ー vт)·tу = 48.

С учётом того, что tд + tу = tп ― 1 (потому что лодка стартовала через час), система решается аналогично предыдущему примеру.

Задача с неизвестным временем

Если известно лишь, что судно прошёл путь 48 км за 3 ч, а также известна собственная скорость (например, vс = 14 км/ч), то:

vт = 16 ー 14 = 2 км/ч

И наоборот, если известна только скорость течения (например, vт = 5 км/ч), то:

vс = 16 ― 5 = 11 км/ч

Типичные ошибки учеников

  • Путать направление скорости. Скорость по течению – это vс + vт, а против – vс ー vт. Часто ставят знак «–» в обоих случаях.
  • Не учитывать единицы измерения. Если время дано в минутах, его нужно перевести в часы, иначе получим неверный результат.
  • Считать, что «течение» – это отдельный объект, а не часть скорости судна. Течение всегда добавляется (или вычитается) к собственной скорости.
  • Потеря знака при вычитании. При решении системы важно правильно выполнять операции сложения и вычитания.
  • Отсутствие проверки. После нахождения vс и vт подставьте их обратно в исходные формулы, чтобы убедиться, что полученные времена совпадают с условием.

Самостоятельные упражнения

  1. Расстояние между пристанями 60 км. Судно прошло путь по течению за 4 ч, а обратно – за 6 ч. Найдите vс и vт.
  2. Плот движется только по течению со скоростью 3 км/ч. Моторная лодка с собственной скоростью 10 км/ч стартует через 30 минут после плота. Через сколько часов после старта лодка догонит плот, если расстояние между пристанями 48 км?
  3. Скорость течения реки 2,5 км/ч. Какую собственную скорость должен иметь катер, чтобы пройти 48 км по течению за 2 ч?
  4. Если судно прошло путь по течению за 3 ч, а время обратного пути неизвестно, но известно, что собственная скорость судна в 3 раза больше скорости течения, найдите обе скорости.

Решения к упражнениям можно выполнить, используя алгоритм из раздела 4.


Задача «Расстояние между пристанями А и В равно 48 км, путь по течению за 3 ч» – отличный пример того, как простые физические принципы (относительные скорости) соединяются с базовой алгеброй. Главное – правильно записать уравнения, помнить о знаках при сложении и вычитании скоростей, а также проверять полученный результат.

Если вы хотите закрепить материал, решайте варианты с разными дополнительными данными (время обратного пути, наличие второго судна, разный стартовый момент). Такие упражнения помогут уверенно справляться с задачами на движение в среде с течением, которые часто встречаются в ОГЭ, ЕГЭ и олимпиадных тестах.

Удачной учёбы!