雨中奔跑问题数学建模

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数学建模实验雨中漫步1学习

数学建模实验雨中漫步1学习

数学实验作业雨中漫步系部:数学系专业:s10数学教育学号:103103011013姓名: 张鹏飞实验目的:1.生活中的我们常常会遇到下雨而没带雨具的时刻,我们在那时会有很多选择,其中之一就是淋雨,往往好多人会在雨中快走或奔跑而使自己身体淋雨量最小化,但往往很多人会感觉到淋雨量并不会因为快走或奔跑而减少多少,反而有时候淋雨量倒有所增加,淋雨量和速度等有关参数的关系如何,是否人走得越快雨淋得越少2. 运用matlab软件实验内容: 给定的降雨条件下,分别建立相应的数学模型, 分析人体在雨中行走时淋雨多少与行走速度、降雨方向等因素的关系。

其中文中所涉及到的降雨量是指从天空降落到地面上的雨水,未经蒸发、渗透、流失而在水而上积聚的水层深度,它可以直观地表示降雨的多少。

淋雨量,是指人在雨中行走时全身所接收到得雨的体积, 可表示为单位时间单位面积上淋雨的多少与接收雨的而积和淋雨时间的乘积。

1,设降雨淋遍全身不考虑雨的方向,经简化假设得人淋雨面积为前后左右及头顶面积之和。

2,雨迎而吹来,雨线方向与行走方向在同一平面,人淋雨面积为前方和头顶而积之和。

因各个方向上降雨速度分量不同,故分别计算头顶和前方的淋雨量后相加即为总的淋雨量。

据此可列出总淋雨量W与行走速度v之间的函数关系。

分析表明当行走速度为%•、时,淋雨量最少。

3,雨从背而吹来,雨线与行走方向在同一平面内,人淋雨量与人和雨相对速度有关。

列出函数关系式分析并求解。

实验准备:mat lab软件绘图,从网上查找各种资料旷一长方体的长单位:米b■—长方体的宽单位:米6-一长方体的厚度单位:米Q—-淋雨量单位:升卩-一人行走的速度单位:米每秒D路程单位:米/- 一降雨强度单位:厘米每小时P- 一雨滴的密度单位:“---雨滴下落的速度单位:米每秒0-一雨迎面吹来时与人体的夹角a与从后面吹来与人体的夹角实验步骤:在给定的降雨条件下,分别建立相应的数学模型,分析人体在雨中行走时淋雨多少与行走速度、降雨方向等因素的关系。

雨中行走数学建模

雨中行走数学建模

雨中行走问题的分析吴珍数学与应用数学二班 A班冯奎艳数学与应用数学二班 A班杨彦云数学与应用数学二班 A班摘要本文讨论了雨线方向、跑步速度与淋雨量关系的问题.针对问题一,将人视为长方体,采用物理学中流体计算的思想方法计算淋雨量,得到速度越大淋雨量越小的结论。

针对问题二,首先引入雨滴降落频率的概念,解决了用雨速来确定降雨量雨滴降落不连续的问题。

然后采用物理学中流体计算的思想方法计算淋雨量,建立跑步速度与淋雨量关系的优化模型,得到速度越大淋雨量越小的结论。

针对问题三,在问题二的基础上,改变雨线方向,采用物理学中流体计算的思想方法,建立与跑步速度与淋雨量关系的优化模型,确定淋雨量最小情况下的跑步速度.针对问题四,综合雨线方向与跑步方向夹角,跑步速度,淋雨量的关系,建立几何模型,采用数形结合的方法建立淋雨量模型。

关键词雨滴降落频率;优化模型;淋雨量一、问题重述一般情况下,行人未带雨具却突降大雨,都会选择加快行走速度以减少淋雨量,但如果考虑风速、雨速,就会发现淋雨量并不光与淋雨时间有关。

那么在雨中以何种速度跑,淋雨量最少。

现假设要在雨中从一处沿直线跑到另一处,若雨速为常数且方向不变,试建立数学模型,讨论是否跑得越快,淋雨量越少。

按以下步骤进行讨论:(1) 不考虑雨的方向,设降雨淋遍全身,以最大速度跑步,估计跑完全程的总淋雨量。

(2) 雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一铅直平面内,且与人体的夹角为θ,问速度多大时,总淋雨量最少。

(3) 雨从背面吹来,雨线方向与跑步方向在同一铅直平面内,且与人体的夹角为α,问速度多大时,总淋雨量最少。

(4) 若雨线方向与跑步方向不在同一平面内即异面时,模型会有什么变化。

二、问题分析人在雨中行走时,行走时间即淋雨时间。

把人看成一个长方体,总淋雨量是各个面淋雨量之和。

为解决雨滴不是连续的,引进雨滴频率P (模型建立部分会做具体阐述)的概念。

对于问题一,在不考虑雨速方向的前提下,人的前、后、左、右以及顶部都会被淋到雨,此时淋雨量只与行走时间及单位时间内的降雨量有关。

数学建模淋雨模型

数学建模淋雨模型

淋雨量模型一、问题概述要在雨中从一处沿直线跑到另一处,若雨速为常数且方向不变,试建立数学模型讨论是否跑得越快,淋雨量越少。

将人体简化成一个长方体,高a=(颈部以下),宽b=,厚c=,设跑步的距离d=1000m,跑步的最大速度v m=5m/s,雨速u=4m/s,降雨量ω=2cm/h,及跑步速度为v,按以下步骤进行讨论[17]:(1)、不考虑雨的方向,设降雨淋遍全身,以最大速度跑步,估计跑完全程的总淋雨量;(2)、雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为θ,如图1.建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,ω,θ之间的关系,问速度v 多大,总淋雨里最少。

计算θ=0,θ=30°的总淋雨量.(3)、雨从背面吹来,雨线方向跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为α,如图2.建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,ω,α之间的关系,问速度v多大,总淋雨量最小。

计算α=30°的总淋雨量.(说明:题目中所涉及的图形为网上提供)(4)、以总淋雨量为纵轴,速度v为横轴,对(3)作图(考虑α的影响),并解释结果的实际意义.(5)、若雨线方向跑步方向不在同一平面内,试建立模型二、问题分析淋雨量是指人在雨中行走时全身所接收到得雨的体积,可表示为单位时间单位面积上淋雨的多少与接收雨的面积和淋雨时间的乘积。

可得:淋雨量(V)=降雨量(ω)×人体淋雨面积(S)×淋浴时间(t)①时间(t)=跑步距离(d)÷人跑步速度(v)②由①②得:淋雨量(V)=ω×S×d/v三、模型假设四、(1)、将人体简化成一个长方体,高a=(颈部以下),宽b=,厚c=.设跑步距离d=1000m,跑步最大速度v m=5m/s,雨速u=4m/s,降雨量ω=2cm/h,记跑步速度为v;(参考)(2)、假设降雨量到一定时间时,应为定值;(3)、此人在雨中跑步应为直线跑步;(4)、问题中涉及的降雨量应指天空降落到地面的雨,而不是人工,或者流失的水量,因为它可以直观的表示降雨量的多少;五、模型求解:(一)、模型Ⅰ建立及求解:设不考虑雨的方向,降雨淋遍全身,则淋雨面积:S=2ab+2ac+bc雨中奔跑所用时间为:t=d/v总降雨量V =ω×S ×d/vω=2cm/h=2×10-2/3600 (m/s)将相关数据代入模型中,可解得:S =(㎡)V = (cm3)= (L)(二)、模型Ⅱ建立及求解:若雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为θ.,则淋雨量只有两部分:顶部淋雨量和前部淋雨量. (如图1)设雨从迎面吹来时与人体夹角为θ. ,且 0°<θ<90°,建立a ,b ,c ,d ,u ,ω,θ之间的关系为:(1)、考虑前部淋雨量:(由图可知)雨速的水平分量为θsin u ⋅且方向与v 相反,故人相对于雨的水平速度为:则前部单位时间单位面积淋雨量为:又因为前部的淋雨面积为:b a ⋅,时间为: d/v于是前部淋雨量V 2为 :即:()()v u /v sin u a V 2⋅+⋅⋅⋅⋅=θωd b ①(2)、考虑顶部淋雨量:(由图可知)雨速在垂直方向只有向下的分量, 且与v 无关,所以顶部单位时间单位面积淋雨量为()θωcos ⋅,顶部面积为()c b ⋅ ,淋雨时间为()v /d ,于是顶部淋雨量为:v /cos b V 1θω⋅⋅⋅⋅=d c ② 由①②可算得总淋雨量 :代入数据求得:由V (v)函数可知:总淋雨量(V )与人跑步的速度(v )以及雨线与人的夹角(θ)两者有关。

雨中行走问题数学模型案例

雨中行走问题数学模型案例

雨中行走问题数学模型案例
一个常见的数学模型案例是“雨中行走”问题。

在这个问题中,假设有一个人需要从一个地方到另一个地方,但是正在下雨。

人可以以一定的速度行走,但是会因为雨水而放慢速度。

问如何确定最快的路线,使得从起点到终点的时间最短。

为了建立这个数学模型,可以采用以下假设和变量:
1. 假设下雨时,人的行走速度是正常时的百分之多少,这个值称为“减速因子”。

假设减速因子为x%,则雨中行走的速度为正常速度的x%。

2. 假设人在雨中行走时的速度是与雨水的强度相关的。

可以假设速度与雨水强度成正比,即速度v与雨水强度I之间存在关系v = kI (其中k为比例常数)。

3. 假设人在雨中行走的路径是直线。

1
根据上述假设和变量,可以建立以下数学模型:
1. 定义起点和终点的坐标(x1,y1)和(x2,y2)。

2. 定义每个点(x,y)处的雨水强度I。

3. 计算人在一段距离(Δx,Δy)内花费的时间t:t = l / (v * x / 100),其中l是距离,v是速度,x是减速因子。

4. 计算从起点到终点的路线上每个点(x,y)的雨水强度I。

5. 根据模型3计算从起点到终点的每个区间的时间t,并将它们的
和作为总时间T。

6. 通过改变减速因子x,并重新计算总时间T,找到最小的总时间
对应的减速因子x,确定最快的路线。

这样,通过数学模型,可以帮助人们确定在雨中行走时最快的路线。

2。

数学建模数学建模之雨中行走问题模型

数学建模数学建模之雨中行走问题模型

数学建模雨中行走模型系别:班级:姓名:学号:正文:数学建模之雨中行走问题模型摘要:考虑到降雨方向的变化,在全部距离上尽力地快跑不一定是最好的策略。

试建立数学模型来探讨如何在雨中行走才能减少淋雨的程度。

若雨是迎着你前进的方向向你落下,这时的策略很简单,应以最大的速度向前跑;若雨是从你的背后落下,你应控制你在雨中的行走速度,让它刚好等于落雨速度的水平分量。

① 当αsin r v <时,淋在背上的雨量为[]v vh rh pwD -αsin ,雨水总量()[]vv r h dr pwD C -+=ααsin cos .② 当αsin r v=时,此时02=C .雨水总量αcos vpwDdrC=,如030=α,升24.0=C这表明人体仅仅被头顶部位的雨水淋湿.实际上这意味着人体刚好跟着雨滴向前走,身体前后将不被淋雨. ③ 当αsin r v>时,即人体行走的快于雨滴的水平运动速度αsin r .此时将不断地赶上雨滴.雨水将淋胸前(身后没有),胸前淋雨量()v r v pwDh C αsin 2-=关键词:淋雨量, 降雨的大小,降雨的方向(风),路程的远近,行走的速度1.问题的重述人们外出行走,途中遇雨,未带雨伞势必淋雨,自然就会想到,走多快才会少淋雨呢?一个简单的情形是只考虑人在雨中沿直线从一处向另一处进行时,雨的速度(大小和方向)已知,问行人走的速度多大才能使淋雨量最少?2.问题的分析.由于没带伞而淋雨的情况时时都有,这时候大多人都选择跑,一个似乎很简单的事情是你应该在雨中尽可能地快走,以减少雨淋的时间。

但如果考虑到降雨方向的变化,在全部距离上尽力地快跑不一定是最好的策略。

,一、我们先不考虑雨的方向,设定雨淋遍全身,以 最大速度跑的话,估计总的淋雨量;二、再考虑雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为 ,如图1,建立总淋雨量与速度v 及参数a,b,c,d,u,w,θ之间的关系,问速度v 多大,总淋雨量最少,计算=0,=090时的总淋雨量;θθθ三、再是雨从背面吹来,雨线方向与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为α,如图2.,建立总淋雨量与速度v及参数a , b , c, d , u , w , α之间的关系,问速度多大,总淋雨量最少;四、以总淋雨量为纵轴,对(三)作图,并解释结果的实际意义;五、若雨线方向不在同一平面内,模型会有什么变化;按照这五个步骤,我们可以进行研究了。

数模实验降雨量实验完整版

数模实验降雨量实验完整版

目录摘要 (3)问题提出 (3)模型假设 (4)符号说明 (4)模型建立 (5)模型求解 (6)结果分析 (8)参考文献 (9)摘要本模型建立了在雨中奔跑时淋雨最少与奔跑速度,雨量,降雨方向,路程远近的关系,从而得出在雨中如何奔跑才会淋雨最少的方法。

关键词:淋雨量,降雨的大小,降雨的方向,路程的远近,奔跑的速度一、问题提出要在雨中从沿直线跑到另一处,若雨速为常数且方向不变,试建立数学模型讨论是否跑得越快,淋雨量越少。

将人体简化成一个长方体,高a=1.50米(颈部以下),宽b=0.5米,厚c=0.2m。

v=5m/s,雨速u=4m/s,降雨量w=2cm/h,记设跑步距离d=1000m,跑步最大速度m跑步速度为v,按一下步骤进行讨论[17](1)不考虑雨的方向,设降雨淋遍全身,以最大速度跑步,,估计跑完全程的总林雨量。

(2)雨从迎面吹来,雨线跑步方向在同一平面以内,且与人体的夹角为θ,如图一,建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,w,θ,之间的关系,问速度v多大,总淋雨量最少,计算θ=0,θ=30时总淋雨量。

(3)雨从背面吹来,雨线方向与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为α,如图2.建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,w,α之间的关系,问速度v为多大时,总淋雨量最小。

(4)以总林雨量为纵轴,速度v为横轴,对(3)作图(考虑α的影响),并解释结果的实际意义。

(5)若雨线方向与跑步方向不在同一平面内,模型会有什么变化。

二、模型假设(1)、假设人体为一个长方体;(2)、假设雨速为一个常数,且方向保持不变;(3)、假设人跑步的速度为匀速;(4)、假设产生的影响各个因素相互独立。

三、符号的说明D :人在雨中行走的距离(m )图1 图2t :人在雨中行走的时间(s )v :人在雨中行走的速度(m/s )c b a ,,:人的高度,宽度和厚度(m )w :降雨量(降雨强度,单位时间平面上的降下雨水的厚度,m/s )C :淋雨的总量(L )S:淋雨面积(2m )u :雨滴落下的速度(m/s)p :雨滴的密度(1,1=≤p p 时意味着大雨倾盆)θ:降雨的角度(雨滴落下的方向与行走的方向之间的夹角)四、模型建立问题一:不考虑降雨的角度影响:模型一:当不考虑降雨角度时,假设淋雨的部位时全身所有部位,因此淋雨的面积为)(2ac ab bc S ++=。

论雨中行走于跑步淋雨量不同的研究

论雨中行走于跑步淋雨量不同的研究

论在雨中行走与跑步哪个方式淋雨更少的研究青岛滨海学院文理基础学院12文科4班刘维(20120500425)刘帅(20120500424)摘要:其实不论人在雨中是行走还是跑步,其实相当于在雨中这个坐标系中的一个斜面横扫面积的问题。

关键词:雨中;跑步;行走;淋雨总量1.问题的实际背景数学融于我们生活当中,我们在面对很多事情都会联想到,这个问题与数学有什么关系,例如下雨中,这个淋雨量与数学之间有联系吗?让我们来讨论下吧身边的数学吧。

2.问题的提出下雨仿佛是件很平常的事,但是很少有人会往这个方面想,但这是一个思维的好奇提问,于是,在雨中,我们是跑步淋雨多还是行走淋雨多的一个问题就被这样提出来了。

2.1数据分析要想要讨论在雨中我们的林雨量,就要认识到这里的常量与变量,先说下常量:如果把人比作一个长方体的容器(上下左右都可以承装的理想容器),那么有常量1、身高h2、身体厚度d3、身体宽度k4、可以得到一个恒常量C h d k=⨯⨯5、一个扫过雨的面积S h k=⨯6、其中常量分别还有人的行走速度11/v m s =7、跑步速度为25/v m s=7、雨的下落速度为重力常量g,这里省略理解为在地面速度约为V8、其中路程假设为l9、到达目的地的时间t ls=从这几个常量中我们可以看到,其实不论人在雨中是行走还是跑步,其实相当于在雨中这个坐标系中的一个斜面横扫面积的问题。

(注:这里由于能力问题,暂时假定风速为0,对任何量无影响,假定人体倾斜角刚好只有头部受到雨水的横扫面积,另对行走的肢体变化忽略,暂不记跑步时身体前与雨水相交的量,忽略雨的密度p 等相关变量)2.2问题重述当行走速度为11/v m s =时,当跑步速度为时25/v m s =,人所受到的淋雨量V 为多少?3.问题的求解3.1构建数学模型如果以下雨场景建立三维直角坐标系(),,x y z O =由xy 面可得水平淋雨面积行走时111S h k v t hkl =⨯⨯⨯=跑步时222S h k v t hkl =⨯⨯⨯=由xz 面可得垂直淋雨行走时面积31S V t Vl =⨯=跑步时面积4215S V t Vl =⨯= 由此可得,行走时淋雨量2113V S S Vhkl =⨯=跑步时淋雨量222415V S S Vhkl =⨯= 由此可得,淋雨量12V V <,跑步时淋雨量小.4.结论:由上述可知,在雨中跑步时,淋雨量较小。

数学建模淋雨模型

数学建模淋雨模型

淋雨量模型一、问题概述要在雨中从一处沿直线跑到另一处,若雨速为常数且方向不变,试建立数学模型讨论是否跑得越快,淋雨量越少。

将人体简化成一个长方体,高a=1.5m(颈部以下),宽b=0.5m,厚c=0.2m,设跑步的距离d=1000m,跑步的最大速度v=5m/s,雨速u=4m/s,降雨量ωm:=2cm/h,及跑步速度为v,按以下步骤进行讨论[17](1)、不考虑雨的方向,设降雨淋遍全身,以最大速度跑步,估计跑完全程的总淋雨量;(2)、雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为θ,如图1.建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,ω,θ之间的关系,问速度v多大,总淋雨里最少。

计算θ=0,θ=30°的总淋雨量.(3)、雨从背面吹来,雨线方向跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为α,如图2.建立总淋雨量与速度v及参数a,b,c,d,u,ω,α之间的关系,问速度v多大,总淋雨量最小。

计算α=30°的总淋雨量.(说明:题目中所涉及的图形为网上提供)(4)、以总淋雨量为纵轴,速度v为横轴,对(3)作图(考虑α的影响),并解释结果的实际意义.(5)、若雨线方向跑步方向不在同一平面内,试建立模型二、问题分析淋雨量是指人在雨中行走时全身所接收到得雨的体积,可表示为单位时间单位面积上淋雨的多少与接收雨的面积和淋雨时间的乘积。

可得:淋雨量(V)=降雨量(ω)×人体淋雨面积(S)×淋浴时间(t)①时间(t)=跑步距离(d)÷人跑步速度(v)②由①②得:淋雨量(V)=ω×S×d/v三、模型假设(1)、将人体简化成一个长方体,高a=1.5m(颈部以下),宽b=0.5m,厚c=0.2m.=5m/s,雨速u=4m/s,降雨量ω=2cm/h,设跑步距离d=1000m,跑步最大速度vm记跑步速度为v;(参考)(2)、假设降雨量到一定时间时,应为定值;(3)、此人在雨中跑步应为直线跑步;(4)、问题中涉及的降雨量应指天空降落到地面的雨,而不是人工,或者流失的水量,因为它可以直观的表示降雨量的多少;四、模型求解:(一)、模型Ⅰ建立及求解:设不考虑雨的方向,降雨淋遍全身,则淋雨面积:S=2ab+2ac+bc雨中奔跑所用时间为:t=d/v总降雨量V=ω×S×d/vω=2cm/h=2×10-2/3600 (m/s) 将相关数据代入模型中,可解得:S=2.2(㎡)V=0.00244446 (cm³)=2.44446 (L)(二)、模型Ⅱ建立及求解:若雨从迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,且与人体的夹角为θ.,则淋雨量只有两部分:顶部淋雨量和前部淋雨量. (如图1)设雨从迎面吹来时与人体夹角为θ.,且0°<θ<90°,建立a,b,c,d,u,ω,θ之间的关系为:(1)、考虑前部淋雨量:(由图可知)雨速的水平分量为θu⋅且方向与v相反,sin故人相对于雨的水平速度为:()v⋅θsinu+则前部单位时间单位面积淋雨量为:u /v sin u )(+⋅⋅θω又因为前部的淋雨面积为:b a ⋅,时间为: d/v于是前部淋雨量V 2为 :()()[]()v /d u /v sin u V 2⋅+⋅⋅⋅⋅=θωb a即:()()v u /v s i n u a V 2⋅+⋅⋅⋅⋅=θωd b ①(2)、考虑顶部淋雨量:(由图可知)雨速在垂直方向只有向下的分量, 且与v 无关,所以顶部单位时间单位面积淋雨量为()θωcos ⋅,顶部面积为()c b ⋅ ,淋雨时间为()v /d ,于是顶部淋雨量为:v /c o s b V 1θω⋅⋅⋅⋅=d c ②由①②可算得总淋雨量 :()()v u /v sin u a v /cos c b V V V 21⋅+⋅⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅=+=θωθωd b d代入数据求得:v1800v875.1sin 5.7cos V ⋅++=θθ由V (v)函数可知:总淋雨量(V )与人跑步的速度(v )以及雨线与人的夹角(θ)两者有关。

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题目:一个雨天,你有件急事需要从家中到学校去,学校离家不远,仅一公里,况且事情紧急,你来不及花时间去翻找雨具,决定碰一下运气,顶着雨去学校。

假设刚刚出发雨就大了,但你不打算再回去了,一路上,你将被大雨淋湿。

一个似乎很简单的事情是你应该在雨中尽可能地快走,以减少雨淋的时间。

但如果考虑到降雨方向的变化,在全部距离上尽力地快跑不一定是最好的策略。

试建立数学模型来探讨如何在雨中行走才能减少淋雨的程度。

1 建模准备
建模目标:在给定的降雨条件下,设计一个雨中行走的策略,使得你被雨水淋湿的程度最小。

主要因素:淋雨量, 降雨的大小,降雨的方向(风),路程的远近,行走的速度 2 模型假设及符号说明
1)把人体视为长方体,身高h 米,宽度w 米,厚度d 米。

淋雨总量用C 升来记。

2)降雨大小用降雨强度I 厘米/时来描述,降雨强度指单位时间平面上的降下水的厚度。

在这里可视其为一常量。

3)风速保持不变。

4)你一定常的速度v 米/秒跑完全程D 米。

3 模型建立与计算
1)不考虑雨的方向,此时,你的前后左右和上方都将淋雨。

淋雨的面积 )( 222米wd dh wh S ++=
雨中行走的时间 )(秒v
D t = 降雨强度 )/()3600/01.0()/(01.0)/(s m I I I ==时米时厘米
(升)
米S I v D S I t C ⨯⨯=⨯⨯⨯=3600/)/(10)(01.0)3600/(3 模型中为变量。

为参数,而v S I D ,,
结论,淋雨量与速度成反比。

这也验证了尽可能快跑能减少淋雨量。

米即米米米小时厘米米若取参数22.2,20.0,50.0,50.1,/2,1000======S d w h I D 秒。

分秒,即你在雨中行走了每秒,则计算得
米度你在雨中行走的最大速472167/6=v
从而可以计算被淋的雨水的总量为2.041(升)。

经仔细分析,可知你在雨中只跑了2分47 秒,但被淋了2 升的雨水,大约有4 酒瓶的水量。

这是不可思议的。

表明:用此模型描述雨中行走的淋雨量不符合实际。

原因:不考虑降雨的方向的假设, 使问题过于简化。

2)考虑降雨方向。

若记雨滴下落速度为r (米/秒)雨滴的密度为1 ,≤p p
表示在一定的时刻在单位体积的空间内,由雨滴所占的空间的比例数,也称为降雨强度系数。

所以,rp I =
因为考虑了降雨的方向,淋湿的部位只有顶部和前面。

分两部分计算淋雨量。

顶部的淋雨量)sin ()/(1θpr wd v D C =
度。

表示雨滴垂直下落的速表示顶部面积,表示在雨中行走的时间θsin ,/r wd v D 前表面淋雨量)]cos ([)/(2v r p wh v D C +=θ 总淋雨量(基本模型)))cos (sin (21v r h dr v
pwD C C C ++=+=θθ 61039.1,/23600,/4-⨯=⨯==p s cm I s m r 取参数
)5.1cos 6sin 8.0(1095.64
v v
C ++⨯=-θθ 可以看出:淋雨量与降雨的方向和行走的速度有关。

问题转化为给定θ,如何选择v 使得 c 最小。

情形1
90=θ )5.18.0(1095.64+⨯=-v
C 结果表明:淋雨量是速度的减函数,当速度尽可能大时淋雨量达到最小。

假设你以6米/秒的速度在雨中猛跑,则计算得升13.1103.1134=⨯=-m C
情形2
60=θ ]/)334.0(5.1[1095.64v C ++⨯=-
结果表明:淋雨量是速度的减函数,当速度尽可能大时淋雨量达到最小。

假设你以6米/秒的速度在雨中猛跑,则计算得升47.1107.143
4=⨯=-m C
情形3 18090<<θ 此时,雨滴将从后面向你身上落下。

]5.1/)cos 6sin 8.0[(1095.64++⨯=-v C θθ。

,则令 90090 <<+=ααθ ]5.1/))90cos(6)90sin(8.0[(1095.64++++⨯=-v C αα
]5.1/)sin 6cos 8.0[(1095.64+-⨯=-v C αα
能的。

可能取负值,这是不可时,当C 900 →α
出现这个矛盾的原因:我们给出的基本模型是针对雨从你的前面落到身上情形。

因此,对于这种情况要另行讨论。

当行走速度慢于雨滴的水平运动速度,即这时,雨滴将淋在背上,而淋在背上的雨水量是v v r pwDh /)sin (-α
淋雨总量为v v r h dr pwD C /)]sin (cos [-+=αα
αα
cos sin wdpr r D C = 再次代如数据,得)sin 4/()cos 8.0(1095.64αα-⨯=C
结果表明:当行走速度等于雨滴下落的水平速度时,淋雨量最小,仅仅被头顶上的雨水淋湿了。

若雨滴是以 120的角度落下,即雨滴以
30=α的角
从背后落下,你应该以的速度行走,s m v /230sin 4== 此时,淋雨总量为 升24.02/)2/38.0(1095.634=⨯=-m C
这意味着你刚好跟着雨滴前进,前后都没淋雨。

当行走速度快于雨滴的水平运动速度,即你不断地追赶雨滴,雨水将淋湿你的前胸。

被淋得雨量是v r v pwDh /)sin (α-
淋雨总量为v r v h dr pwD C /)]sin (cos [αα-+=
]//)sin cos [(r h v r d pwDr C +-=αα
才可能小。

尽可能大,当C v r d ,0sin cos >-αα 才可能小。

尽可能小,当C v r d ,0sin cos <-αα ,而αsin r v >,所以αsin r v →才可能小。

C
升。

时,取77.06/)634.0(1095.630,/634=+⨯===-m C s m v α 4 结论
若雨是迎着你前进的方向向你落下,这时的策略很简单,应以最大的速度向前跑; 若雨是从你的背后落下,你应控制你在雨中的行走速度,让它刚好等于落雨速度的水平分量。

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