数学建模(2)

2019-04-15 16:08

中原工学院信息商务学院

代入数据:

++0.81 (升)。

当=0°时,W=1.49 (升); 当=30°时,W=1.72 (升)。 由建立的模型可知,因为0°

,所以W是速度v的减函数,当速度达到最大

值时,淋雨量达到最小值。由此可见,当人迎着雨跑时,人淋雨量的多少和人的跑动速度大

小的变化是减函数的关系,为了淋到最少的雨,我们只能尽量跑得快些。

(3):当雨从背面下过来时,人淋雨量的多少和雨的水平方向速度有关,现在分情况讨论:

c a (3)图

一)当人的跑步速度慢于雨的水平速度,即 ??usin? ,雨会淋湿你的后背和头部,求得的结果为:

?dab?dabucos? (升)(usin???)+;

??二)人走的速度等于雨滴的水平速度时,即??usin? ,人在雨中只会淋湿上面,求

?bcducos?的的结果为:W? (升);

usin?并且可以求得当??30度时,人的淋雨量为0.346升。

三)人行走的速度快于雨滴的水平速度时 ,即??usin? ,雨会淋湿你的 前胸

?abd?bcd(??usin?)?ucos? (升)和头部 ,求得的结果为:W?。 ??W?从而可知:ccos??asin? 时,则跑的速度越大淋雨量就越少;

ccos??asin?

时,则跑的速度尽可能小淋雨量就越少。

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由此可知,当雨从后面下来时,人淋雨量的多少和人跑的速度有关,所以不是跑的越快淋雨量就越少。

五、模型结果分析

经过解题可知:

对于问题一的模型,由于不考虑风向所带来的影响,求得的结果是非常大的。不符合现实中的实际情况。

对于问题二的模型,在考虑风向所带来的影响时,求得的结果迅速减小。并且想淋到最少的雨,就应该尽量跑得快些,因为淋雨量和人跑的速度为减函数关系。

对于问题三的模型,当雨从后面下来时,人淋雨量的多少和雨的水平分量有关。随着人跑步速度的改变淋雨量将发生不同的变化。

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六、附录:

模型符号说明:

1) 在下雨过程中,雨速u保持不变。人在跑步过程中以恒定的速度?跑完全程。

a —— 人体的身高

b —— 人体的宽度

c —— 人体的厚度

d —— 人跑步的全程

?m —— 人跑步的最大速度

u —— 雨滴的速度

? —— 降雨量

? —— 人的跑步速度

W —— 人在跑步中的淋雨量

S —— 人在雨中会被雨淋的面积

t —— 人在雨中跑步的时间

? —— 雨滴的密度

S'、S'' —— 雨从前方下时,上方的雨和水平的雨淋到的面积

? —— 雨从正面下来时,雨线和竖直方向夹角

? —— 雨从后面下来时,雨线和竖直方向夹角

? —— 当雨线方向与人的跑步方向不一至时,雨线方向和水平方向所成的夹

角。

2)在模型的建立过程中,把人体视为一个高为a、厚为c、宽为b的长方体。

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