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多次相遇问题是运动学中的重要问题类型。当两个物体在封闭轨道或往返运动中多次相遇时,我们需要找出相遇的规律。在环形轨道中,速度快的物体会逐渐追上并超越速度慢的物体,形成周期性的相遇模式。
在环形轨道上,两个物体以不同速度运动时,存在明确的相遇规律。关键公式是:第n次相遇时,速度快的物体比速度慢的物体多走了n个周长的距离。基于这个规律,我们可以推导出第n次相遇的时间公式。
直线往返运动的相遇问题可以等价为环形运动来分析。两个物体在直线轨道上往返运动时,相遇的时间间隔是固定的,等于两倍轨道长度除以两物体速度之和。通过这个规律,我们可以准确计算出任意次相遇的时间和位置。
让我们通过一个具体例题来应用环形轨道相遇规律。两人在400米跑道上同向跑步,速度分别为6米每秒和4米每秒。首先计算速度差为2米每秒,然后用公式计算第3次相遇时间为600秒。此时快者走了3600米,正好9圈回到起点位置。
现在我们来解决一个直线往返相遇问题。甲乙两人从1200米直路两端相向出发,速度分别为80和70米每分钟。根据公式,相遇间隔时间为16分钟。因此前5次相遇时间分别为16、32、48、64、80分钟。通过动画可以清楚看到每次相遇的位置规律。