Чтобы вычислить модуль скорости лодки относительно берега, необходимо учесть скорости лодки и течения реки.
Обозначим:
- скорость течения реки \( v_{\text{реки}} = 3 \) км/ч,
- скорость лодки относительно воды \( v_{\text{лодки}} = 10 \) км/ч.
Для нахождения результирующей скорости лодки относительно берега, нужно использовать векторный подход. Представим, что лодка движется под углом к берегу, чтобы компенсировать течение реки и достичь противоположного берега.
Если лодка движется под углом \( \theta \) к прямой, перпендикулярной берегу, то:
- её скорость по направлению к берегу будет \( v_{\text{лодки}} \cdot \cos(\theta) \),
- её скорость против течения будет \( v_{\text{лодки}} \cdot \sin(\theta) \).
Исходя из этого, чтобы лодка осталась на месте относительно берега по ширине, скорость перемещения против течения должна быть равна скорости течения реки: \[ v_{\text{лодки}} \cdot \sin(\theta) = v_{\text{реки}}. \]
Подставим известные значения: \[ 10 \cdot \sin(\theta) = 3 \Rightarrow \sin(\theta) = \frac{3}{10} = 0.3. \]
Теперь мы можем найти угол \( \theta \): \[ \theta = \arcsin(0.3). \]
Теперь находим модуль скорости лодки относительно берега. Существует формула, использующая теорему Пифагора: \[ v_{\text{лодки относительно берега}} = \sqrt{(v_{\text{лодки}} \cdot \cos(\theta))^2 + (v_{\text{реки}})^2}. \]
Используя \( \cos(\theta) \): \[ \cos(\theta) = \sqrt{1 - \sin^2(\theta)} = \sqrt{1 - 0.3^2} = \sqrt{1 - 0.09} = \sqrt{0.91} \approx 0.9539. \]
Подставляем обратно: \[ v_{\text{лодки относительно берега}} = \sqrt{(10 \cdot 0.9539)^2 + 3^2} \approx \sqrt{(9.539)^2 + 3^2}. \]
Теперь считаем: \[ (9.539)^2 \approx 91.003, \quad 3^2 = 9 \quad \Rightarrow \quad 91.003 + 9 = 100.003. \] Тогда: \[ v_{\text{лодки относительно берега}} \approx \sqrt{100.003} \approx 10 \, \text{км/ч}. \]
Таким образом, модуль скорости лодки относительно берега составляет примерно 10 км/ч.
