Was bedeutet Geschwindigkeit eines Objekts relativ zu Wasser?

Ein Schwimmer schwimmt mit der Geschwindigkeit 1,25 m/s „gegenüber Wasser“. Er muss den 150 Meter breiten Fluss durchschwimmen. Wenn seine Geschwindigkeitsrichtung senkrecht zum Strom ist, wird er 120 Meter tiefer vom Strom mitgerissen. Welche Richtung relativ zum Strom muss er wählen, um zum gegenüberliegenden Punkt auf der anderen Seite zu gelangen? Wie lange wird er brauchen?

Meine Frage ist, was bedeutet "relativ zu Wasser"? Ich bin mir nicht sicher, wie ich es mir vorstellen soll, wenn sich das Wasser bewegt.

Bearbeiten: Ist meine Interpretation der Geschwindigkeit (relativ zu etwas) in diesen Bildern korrekt? Wenn nicht, können Sie bitte ein Bild zeichnen, auf dem die "Geschwindigkeit des Schwimmers relativ zum Wasser" angezeigt wird? Oder zumindest wie finde ich das heraus?Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

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Frohes neues Jahr, Lauren, Sie müssen die Konzepte auf dieser Seite und verwandte Konzepte in Bezug auf Vektoren durchlesen: physicalclassroom.com/class/vectors/Lesson-1/…
Das ist ein guter Punkt (".. Ihre Geschwindigkeit >>relativ zum Zug<< beträgt also nur 1 km / h ..."). Der Vektor der Geschwindigkeit des Schwimmers (relativ zum Wasser) könnte also tatsächlich irgendwohin zeigen (und es wären immer noch 1,25 m/s)? Ist das korrekt?
Unabhängig davon, wohin die Person im Zug geht, beträgt ihre relative Geschwindigkeit zum Zug also immer 1 km/h. Wenn die Person vorwärts, rückwärts, links oder irgendwohin geht, während sie sich im Zug befindet, wäre die relative Geschwindigkeit der Person zum Zug immer noch 1 Meilen pro Stunde, richtig? Und wenn ich die relative Geschwindigkeit der Person zum Boden wissen möchte, dann wäre es die Summe der Vektoren. Wenn die Person also in die gleiche Richtung fährt wie der Zug, wäre es 60 + 1mph = 61mph , wenn die Person in die entgegengesetzte Richtung fährt wäre 60+(-1)mph=59mph, ist das richtig?
Ja, das zweite Diagramm ist falsch, ich verstehe es jetzt. Danke für Ihre Geduld.

Antworten (1)

Das ist eigentlich eine großartige Frage, die Sie auf die Notwendigkeit von Materialderivaten in der Fluiddynamik bringt, da die Strömungsgeschwindigkeit nicht nur zeitabhängig, sondern auch positionsabhängig ist.

Nun zur eigentlichen Frage. Ich glaube, es setzt voraus, dass die Strömungsgeschwindigkeit homogen ist (in jedem Punkt gleich). Vor diesem Hintergrund wird es zu einem einfach zu lösenden Relativgeschwindigkeitsproblem. Für Ihre Interpretation der Relativgeschwindigkeit ist die für die Relativgeschwindigkeit zum Boden korrekt, aber ich glaube, letztere ist es nicht. Man könnte sich vorstellen, dass der Strom tatsächlich das Wasser ist und den Schwimmer mit sich trägt, daher ist die Relativgeschwindigkeit des Schwimmers zum Wasser auch nur seine Relativgeschwindigkeit zum Strom.

Nun, im zweiten Bild dachte ich, dass die Geschwindigkeit des Schwimmers relativ zur Geschwindigkeit des Wassers / Stroms die Geschwindigkeit des Schwimmers minus der Geschwindigkeit des Wassers / Stroms wäre. Aber wenn Sie sagen, dass der Strom den Schwimmer mit sich trägt, würde meine Interpretation keinen Sinn machen.
noch eine frage: wie finde ich die richtung/den winkel (relativ zum strom), den der schwimmer wählen muss, um zum gegenüberliegenden punkt auf der anderen seite zu gelangen? Ich habe die Geschwindigkeit des Stroms gezählt, die 1 m / s beträgt, und jetzt würde ich grundlegende Trigoniometrie verwenden, um den Winkel zu finden. Aber ich habe den Winkel zwischen der Geschwindigkeit des Stroms und der Geschwindigkeit des Schwimmers relativ zum Wasser/Boden gewählt, was 36,9 Grad ergab, aber das korrekte Ergebnis sollte 53,1 sein, was der Winkel zwischen der Geschwindigkeit des Schwimmers und der relativen Geschwindigkeit ist zu Boden/Strom. Warum also sollte ich diesen Winkel wählen?
Es war vielleicht eine schlecht formulierte Frage im Hinblick auf die Antwort. Könntest du deine detaillierten Berechnungen zeigen? Ich habe 51,3 Grad mit dem relativen Winkel der negativen Geschwindigkeit des Stroms erhalten. Ich denke, Sie müssen für den ersten Teil überhaupt nicht mit Geschwindigkeiten arbeiten, sondern mit Verschiebungen, um die relativen Winkel zu erhalten.
@LaurenSin, Ihre Kommentare deuten darauf hin, dass Sie glauben, dass der Schwimmer nur eine wahre Geschwindigkeit hat. Aber das ist nicht der Fall. Wann immer wir sagen „Geschwindigkeit eines Objekts“, gibt es immer ein anderes, implizites Objekt, und wir sprechen über die Geschwindigkeit zwischen diesen Dingen; zwischen dem Schwimmer und dem Boden, zwischen dem Schwimmer und dem Wasser, zwischen dem Wasser und dem Boden. Bei physikalischen Problemen wird oft von einem "Koordinatensystem" gesprochen, das an etwas "befestigt" ist. (Das heißt, wir können über die Geschwindigkeit des Schwimmers in einem Koordinatenrahmen sprechen, der am Boden befestigt ist, oder ...
...wir können über die Geschwindigkeit des Schwimmers in einem Koordinatensystem sprechen, das sich mit dem Wasser bewegt.)
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