全国中学生数理化竞赛论文范文 - 图文(7)

2019-03-10 11:20

弯道名称介绍: 1、埃尔夫 (Elf); 2、雷诺 (Renault);3、里普索尔 (Repsol); 4、斯特 (Seat) ; 5、坎普萨 (Campsa) ; 6、卡特斯克亚 (La Catxa) ; 7、萨巴德尔(Bano De Sabadel)

2.西班牙大奖赛正赛成绩一览表: 名次 车号 1 2 3 4 5 6 7 8

车 手 车 队 国 籍 轮 胎 时 间 进站次数 3 2 3 3 3 3 2 3 1 2 7 8 迈-舒马赫 法拉利 巴里切罗 特鲁利 阿隆索 法拉利 雷诺 雷诺 BAR 德国 普利斯通 1:27:32.841 巴西 普利斯通 +13.290 意大利 米其林 西班牙 米其林 日本 米其林 米其林 +32.294 +32.952 +42.327 +1:13.804 10 佐藤琢磨 4 拉-舒马赫 威廉姆斯 德国 索伯 BAR 11 费斯切拉 9 巴顿 意大利 普利斯通 +1:17.108 英国 米其林 -1 lap

9 10 11 12 5 6 马萨 库特哈德 雷科南 韦伯 达- 马塔 潘塔诺 克莱恩 蒙托亚 潘尼斯 索伯 迈凯轮 迈凯轮 巴西 普利斯通 英国 芬兰 米其林 米其林 -1 lap -1 lap -1 lap -1 lap -1 lap 2 3 3 3 3 12 14 13 16 14 19 15 15 16 3 美洲虎 澳大利亚 米其林 丰田 乔丹 巴西 米其林 意大利 普利斯通 退出(52 圈) 美洲虎 奥地利 米其林 退出(47 圈) 威廉姆斯 哥伦比亚 米其林 退出(44 圈) 丰田 乔丹 法国 米其林 退出(34 圈) 17 17 18 18 海德菲尔德 19 20 布鲁尼 德国 普利斯通 退出(34 圈) 米纳尔迪 意大利 普利斯通 退出(32 圈) 20 21 鲍姆加特内 米纳尔迪 匈牙利 普利斯通 退出(18 圈)

3.西班牙大奖赛排位赛成绩一览表:

名次 车号 车手 车队 轮胎 成绩 时速 1 1 舒马赫 法拉利 普利司通 1'15\022 222.031 Km/h 2 3 蒙托亚 威廉姆斯 米其林 1'15\639 +0'00\617 3 10 佐藤琢磨 BAR 米其林 1'15\890 +0'00\868 4 7 特鲁利 雷诺 米其林 1'16\144 +0'01\122 5 2 巴里切罗 法拉利 普利司通 1'16\272 +0'01\250 6 4 小舒马赫 威廉姆斯 米其林 1'16\293 +0'01\271 7 17 潘尼斯 丰田 米其林 1'16\313 +0'01\291 8 8 阿隆索 雷诺 米其林 1'16\422 +0'01\400 9 14 韦伯 美洲虎 米其林 1'16\514 +0'01\492 10 5 库塔 迈凯轮 米其林 1'16\636 +0'01\614 11 16 达-马塔 丰田 米其林

1'17\038 +0'02\016

12 11 费斯切拉 索伯 普利司通 1'17\444 +0'02\422

13 6 雷克南 迈凯轮 米其林 1'17\445 +0'02\423 14 9 巴顿 BAR 米其林

1'17\575 +0'02\553

15 18 海德菲尔德 乔丹 普利司通 1'17\802 +0'02\780 16 15 克莱恩 美洲虎 米其林

1'17\812 +0'02\790

17 12 马萨 索伯 普利司通 1'17\866 +0'02\844 18 20 布鲁尼 米纳尔迪 普利司通 1'19\817 +0'04\795 19 19 潘塔诺 乔丹 普利司通 1'20\607 +0'05\585 20 21 鲍姆加特纳 米纳尔迪 普利司通 1'21\470 +0'06\448

三、建模与模型分析

1、应选用早进站还是晚进站的策略

在本年度的西班牙大奖赛中,雷诺车队的车手特鲁利凭借极其优异的发车在第一次进站加油前一直处于首位,法拉利的舒马赫仅以 0.5 秒之差位居次席。当比赛进行到第9圈时,特鲁利率先进站,1圈之后,舒马赫也进站。特鲁利进站加油时间为 5.9 秒,舒马赫则用了 6.7 秒,也就是说舒马赫比特鲁利慢了(0.5+6.7-5.9=)1.3秒。而等到舒马赫出站时,红色法拉利的舒马赫却刚好位于特鲁利之前,这不禁使人费解。事实上——

一方面,巴里切罗的赛车发车时与舒马赫加油量的差恰好为特鲁利的赛车加油后与法拉利的轻车油量的差,而他们三人车速几乎相同,又由表3知舒马赫与巴里切罗的赛车发车时相差1.250秒,故可得特鲁利的赛车加油后每圈约比法拉利的轻车(包括舒马赫)多用时 1.250 秒。

另一方面,由表3可知快车与慢车(慢车是指排位未进入前8名的车)单圈成绩均相差 1.4秒以上,至少约为1.5秒。而特鲁利出站后与慢车缴在一起,慢车又不能在第一个弯角——“埃尔夫”处全部让车,必须等到进入下一个直道时才能让车。由出站到雷诺弯据粗略统计约长1223m,则这段距离使特鲁利再次浪费了一段时间。

据表1若以赛道所能承受的最快车速飞奔,每圈平均时速与出站后到雷诺弯间平均时速几乎相同,又因为当时舒马赫前面无赛车,也就是说舒马赫可以发挥最快车速(即 222.031 km/h),所以可以算出特鲁利从出站到雷诺弯之间相对于舒

马赫所浪费的时间为

12231.5??0.396秒 (1)

4.627?1000注:1° 4.627km指的是整个赛道长,下同;

2°“×1000”表示单位换算,下面所提到的“60”、“1000”相同。

由此(1.250+0.396>1.3)可见,舒马赫在赛道上多跑一圈再进站绝对可以挽回他差特鲁利 1.3秒的劣势。也不难得出,在成绩相近时,晚进站策略会占有极大的优势。

2.首次进站应在何时

有人会说,虽然是舒马赫晚进站的策略使他占到了便宜,但为什么特鲁利出站后刚好与慢车缴在一起,而舒马赫则不然呢?

我们可以这样计算一下:

首先,由表 3 可知特鲁利的赛车每圈比慢车少用时 0.4 秒,在前 9 圈(即特鲁利进站前)慢车落后于特鲁利0.4?9?3.6秒,再加上发车时领先慢车的 8 个车位(约有 5 秒钟的时间),共至少可领先慢车 8.6 秒,特鲁利赛车的车速可计算为

4.627?60?60?204.022km (2)

h60?16.144?5.5注:1° “60+16.144”由表3中的“1`16``144”所知,以下类同;

2°“+5.5”是分析表2得出的赛车在正赛与排位赛上的成绩差。这个差距有两方面原因,一是车手体能问题,二是前有慢车、后有追兵,既需要超车、又要阻止后面车辆超越自己,所以每圈会浪费“5.5”秒。下面“6”和“5”类同,这数据依车手驾车水平粗略估计 同理可算出舒马赫的车速为

4.627?60?60?207.843km (3)

h60?15.022?5最快的慢车的车速为

4.627?60?60?201.805km (4)

h60?16.514?6这样,特鲁利进站前领先最快的慢车

4.627??4.627????9?204.022?1000?457.5m (5)

?201.805204.022?由于舒马赫前9圈在特鲁利之后,因此他无法跑出自己的最快速度,而是基本上以特鲁利的车速行进,只有第10圈时才发挥自己的最高车速,因此他进站时领先慢车

4.627??4.627????207.843?1000?457.5?596.1m (6)

?201.805207.843?再有,加油站长为 400 m,进站后限速100 km/h,再算上特鲁利当时加油换胎所用的5.9秒钟,可求出他进站一次大约用时

400?5.9?20.3秒 (7)

100?1000?60?60?于是,慢车用这段时间可以追赶特鲁利

100020.3?201.805??1137.9m (8)

60?60而舒马赫进站加油换胎耗时 6.7 秒,所以他进站一次共用时间

400?6.7?21.1秒 (9)

100?1000/?60?60?在这段时间内慢车追赶舒马赫

1000??21.1??201.805?m (10) ??118260?60??从而,出站后舒马赫可位于最快的慢车后

1182??400?596.1??185.9m(相当于1~2个车位) (11)

而特鲁利落后最快的慢车

1137.9??400?457.5??280.4m(相当于3~4个车位) (12)

这样,舒马赫几乎可以超过其余所有未进站的慢车。即使舒马赫落后于一两


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