关于雨中行走模型

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关于人在雨中行走的数学模型

关于人在雨中行走的数学模型

关于人在雨中行走的数学模型摘要本题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。

其中题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、流失而在水面上积聚的水层深度,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的雨的体积,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。

利用MATLAB软件对各个问题进行求解。

对于问题一,设降雨淋遍全身不考虑雨的方向,经简化假设人淋雨面积为前后左右及头顶面积之和。

对于问题二,雨迎面吹来,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面积之和。

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v时,淋雨量最少。

m对于问题三,雨从背面吹来,雨线与行走在同一平面内,人淋雨量于人和雨相对速度有关,列出函数关系式分析并求解。

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,雨滴下落的速度,角度,降雨强度问题重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 .设跑步距离d =1000m ,跑步最大速度m v =5s m /,雨速u =4s m /,降雨量w =2h cm /,记跑步速度为v .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θ,,,,,,wa之间的关系,问速度v多大,bucdθ,0ο30时的总淋雨量。

总淋雨量最少。

计算==θ(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α,如图2.建立总淋雨量与速度v及参数α,dca之间的关系,问速度v多ub,,w,,,大,总淋雨量最少。

雨中奔跑问题数学建模

雨中奔跑问题数学建模

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vD 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。

人在雨中行走时的淋雨量问题

人在雨中行走时的淋雨量问题

人在雨中行走时的淋雨量问题人在雨中行走时的淋雨量问题一.模型假设 1.把人看做一个长方体;2.雨滴下落的速度,方向保持不变;3.人行走一段距离的速度,方向保持不变。

4.假设主要淋雨量集中在正面,背面和头部,忽略两侧淋雨量。

即考虑总淋雨量时只考虑(正面+头部)或者(背面+头部)二.符号说明1.V 为雨速(m/s ),方向定义为朝着人正面为正。

2.D 为人在雨中行走距离。

3.R 为人在雨中行走速度3.θ为雨滴下落方向与地平面的所成角,0°≤θ≤90°。

4. h1,h2,h3分别为视人体为一个长方体时人的身高(m)、身宽(m)、厚度(m);5.总淋雨量为W (R)单位为m 3。

三.模型建立本模型是在上诉理想条件下分析人在行走时的淋雨量的大小,而淋雨量的大小取决与降雨量的大小,方向,还有人行走的速度,行走的路程。

我们的目标是求出使得人在雨中行走时淋雨量最小的条件。

即最佳行走速度。

以人为Z 轴,人行走的方向为X 轴,左边为y 轴建立空间坐标系。

则雨的降落速度可以按这个坐标系分解到x 轴,y 轴,z 轴。

得到θθθsin ,cos ,cos V Vz V Vy V Vx ===。

进一步得到θcos V R V +=相.人的头部,正面或背面的淋雨面积为h1h2,h2h3,淋雨时间为D/V.则可得到人正面或背面的淋雨量为θcos 21V R h h R D +;人头部淋雨量为θsin 32V h h RD ;进一步得总淋雨量W(R )=()θθsin 33cos 21V h h V R h h RD ++。

分析:1)当雨从人正面降落,即V 方向取正,V>0,由此得到}sin 32)cos (21{)(θθV h h V R h h R D R W ++=;对W (R)进行单调性分析可知,其一阶导数0)(<'R W 。

所以W(V)单调递减。

无最小值。

2)当雨从人后面降落,即V 方向取负,V<0,由此得到()θθsin 33cos 21)(V h h V R h h RD R W ++= =21)cos 21sin 32(h Dh RV h h V h h D --θθ,θcos 0V R -<<----------------① =θθθcos ,21)sin 32cos 21(V R h Dh RV h h V h h D -≥++;------------------② 分别讨论上诉两种情况下的一阶导数可得:2)cos 21sin 32()(R V h h V h h D R W θθ+-=' 下面对其进行极值分析:其 a )当θcos 0R R -<<时,当θθcos 21sin 32V h h V h h +>0时,。

雨中行走问题模型

雨中行走问题模型

数学建模之雨中行走问题模型摘要:由于降雨方向的变化,在跑步过程中尽力快跑不一定是最好的策略。

就淋雨量与跑步快慢这个问题,我们通过建立数学模型来探讨在雨中如何行走才能使淋雨量最少。

在不考虑雨的方向时,当然是跑的越快淋得越少;考虑雨的方向时,那么再分情况讨论,若雨是迎着你前进的方向落下,这时以最大的速度向前跑可使淋雨量最少;若雨是从你的背后落下,那么你应控制在雨中行走的速度,让它刚好等于落雨速度的水平分量。

关键词:淋雨量,数学模型,降雨的方向。

正文1.问题的提出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形,高a=1.5(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 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(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,且与人体夹角为 ,问跑步速度v 为多大时可使淋雨量最少。

(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)2.问题的分析总的淋雨量等于人体的各个面上的淋雨量之和。

每个面上的淋雨量等于单位面积、单位时间的淋雨量与面积以及时间的乘积。

面积由已知各边长乘积得出,时间为总路程与人前行速度的比值。

再由速度分解,合成,相对速度等知识确定各面淋雨量公式,列出总的方程,根据各变量关系,得出最优解。

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/v3.合理假设3.1模型的假设(1)人身体的表面非常复杂,为了使问题简单化,假设将人视为一个长方体,并设其高1.5m(颈部以下),宽0.5m,厚0.2m.其前、侧、顶的面积之比为1:b:c, (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;(5)设雨速为常速且方向不变,选择适当的空间直角坐标系,使人行走的速度为(u,0,0)设雨的速度为(,,)x y z v v v v =,人行走的距离为d=100米。

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。

微积分的应用雨中行走 药物浓度 水流问题 最速降线

微积分的应用雨中行走 药物浓度 水流问题 最速降线
I sin 表示顶部的降雨强度。
•前表面淋雨量
C2
(v cos
v
u
I )wh(L
/
u)
v cos u I是前面的降雨强度。
v
•总淋雨量(基本模型)
C
C1
C2
wdL [sin
u
h d
(v cos
v
u)]
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。
取参数v 4m / s, I 2cm / h
第五章 微积分的应用
本章通过用学习过的高等数学知识解决一些简单的问题, 以增加同学们学习数学的兴趣和应用数学的能力。同时,也 通过对其中一些问题的不断深入讨论来体会数学建模没有最 好、只有更好的精神。
1. 雨中行走问题 2. 体内药物浓度的变化 3. 水的流出问题 4. 最速降线问题
1. 雨中行走问题
16
2. 体内药物浓度的变化
医生给病人开处方时必须注明两点:服药的剂量 和服药的时间间隔。超剂量的药物会对患者产生不 良的后果,甚至死亡;剂量不足,则不能达到治疗 的效果。已知患者服药后,随时间推移,药物在体 内被逐渐吸收,发生化学反应,也就是体内药物的 浓度逐渐降低。药物浓度降低的速率与体内当时药 物的浓度成正比。当服药量为A、服药时间间隔为T 时,试分析体内药物的浓度随时间的变化规律。
2)在同样时间内,水从小孔流出的体积为 BS
--- S是从小孔流出的水时在时间段 内流t 经的距离
由质量守恒得
Ah BS
两端同除以 ,t 并令 t取极0 限得
25
可得一阶方程: dh B ds
dt
A dt
由于 ds v, 代入上式得 dt

简单优化模型10雨中行走

简单优化模型10雨中行走

雨中行走问题提出:人们外出行走,途中遇雨,未带雨伞势必淋雨,自然就会想知道:走多快才会少淋雨呢?模型假设:1.只考虑人在雨中沿直线从一处向另一处行进;2.视人体为一个长方体,其身高为h 米,身宽为w 米,厚度为d 米;3.人在雨中行走的速度为v 米/秒,行走距离为D 米;4.雨以速度r 米/秒,沿降雨角度θ(雨滴下落方向与人行走方向的角度)下落;5.降雨强度系数(单位时间内的降雨深度占竖直降雨速度的比例)为ρ,因而降雨强度(单位时间内单位面积上的降雨量,即单位时间内的降雨深度)为:⋅ρ竖直降雨速度.问题分析:如果不考虑降雨角度的影响,即人在行走过程中身体的前后、左右、上方都被雨水淋到,那么,淋雨面积为wd hd hw S ++=22,又淋雨时间为vD t =,故总淋雨量为v wd hd hw rD t S r C )22(++=⋅⋅=. 此式表明,淋雨量与行进速度成反比. 因此,人应尽可能快跑以能减少淋雨量.这种情形过于简单,下面来讨论考虑降雨角度影响的情形.模型建立: 分情况讨论:淋雨时间为v D t =1.20πθ≤<(0=θ不合乎实际)此时,雨迎面而来,人的头部和前部被淋(见下图).头部的淋雨量:头部的面积为dw ,雨在竖直方向上的分速度为θsin r ,降雨强度为θρsin r ⋅,故淋雨量为θρθρsin sin 1dr vwD v D dw r C =⋅⋅=. 前部的淋雨量:前部的面积为wh ,雨在水平方向上的分速度为θcos r ,相对于人的速度为v r +θcos ,降雨强度为)cos (v r +⋅θρ,故淋雨量为)cos ()cos (2v r h vwD v D wh v r C +=⋅⋅+=θρθρ. 于是,总淋雨量为 [])cos (sin )cos (sin 21v r h dr vwD v r h v wD dr v wD C C C ++=++=+=θθρθρθρ. 特别地,当2πθ=(雨竖直下落)时,总淋雨量为)(hv dr vwD C +=ρ. 2.πθπ<<2(πθ=不合乎实际)此时,雨从背后落下,人的头部、后部(或前部)被淋(见下图).v令απθ+=2,则20πα<<.头部的淋雨量:头部的面积为dw ,雨在竖直方向上的分速度为αcos r ,降雨强度为αρcos r ⋅,故淋雨量为αραρcos cos 1dr vwD v D dw r C =⋅⋅=. 水平方向上的淋雨量:后部(或前部)的面积为wh ,雨在水平方向上的分速度为αsin r ,相对于人的速度为|sin |v r -α,降雨强度为|sin |v r -⋅αρ,故淋雨量为|sin ||sin |2v r h vwD v D wh v r C -=⋅⋅-=αραρ. 于是,总淋雨量为 []|sin |cos |sin |cos 21v r h dr v wDv r h v wDdr v wDC C C -+=-+=+=ααραραρ.Case (1):αsin r v ≤此时,人的行进速度不快于雨在水平方向上的分速度(雨从后方赶上人),头部和后部被淋,总淋雨量为[])sin (cos v r h dr v wDC -+=ααρ.特别地,当αsin r v =时,人的行进速度恰好等于雨在水平方向上的分速度(人刚好跟着雨向前走),仅头部被淋,总淋雨量为αρcos dr v wDC =. Case (2):αsin r v >此时,人的行进速度快于雨在水平方向上的分速度(人赶上前方的雨),头部和前部被淋,总淋雨量为[])sin (cos ααρr v h dr v wDC -+=.综上,总淋雨量为[][][]⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧><<-+≤<<-+≤<++=απθπααραπθπααρπθθθρsin ,2,)sin (cos sin ,2,)sin (cos 20,)cos (sin r v r v h dr vwD r v v r h dr vwD v r h dr v wD C 由απθ+=2得[][][]⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-><<++-≤<<+-≤<++=θπθπθθρθπθπθθρπθθθρcos ,2,)cos (sin cos ,2,)cos (sin 20,)cos (sin r v r v h dr v wD r v v r h dr vwD v r h dr v wD C 即⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧-><<++-≤<<--≤<++=θπθπρθθρθπθπρθθρπθρθθρcos ,2,)cos sin (cos ,2,)cos sin (20,)cos sin ()(r v wDh v h d wDr r v wDh v h d wDr wDh v h d wDr v C 模型求解: 当20πθ≤<和θπθπcos ,2r v -≤<<时,)(v C 均为v 的减函数,故为使)(v C 最小,应使v 尽可能大;当θπθπcos ,2r v -><<时,)(v C 的单调性取决于θθcos sin h d +的正负,应视情况来判断.结论:要使淋雨量最小,(1)若雨迎面而来,则人应以最大可能的速度向前行进;(2)若雨从背后落下,则人应控制行进速度为雨在水平方向上的分速度.模型讨论:如果视人体为一圆柱,如何?。

人在雨中走淋雨模型

人在雨中走淋雨模型

人在雨中行走的淋雨量数学模型院系:数学与统计学院班级:数学与应用数学1班姓名:学号:摘要一直以来,下雨对我来说,是件很烦恼的的事情。

不管下雨有多大,不管有没有打伞,总是会让自己淋得全身是雨,所以研究人在雨中行走的淋雨量对我这样的人有很大的必要。

本题给定路人在地点AB之间为直线行走。

要求建立路人淋雨量与雨速、雨向、行走速度之间的关系。

假设题中所涉及的降雨量为指天空降落到地面上的直接降雨量(未经流失、蒸发、渗透在地面上(假设是水平地面)集聚的水层深度。

)。

淋雨量,指下雨时路人在行走时全身所淋的全部雨的量(即淋雨的路人淋雨的体积,为人表面的面积×淋雨时间×单位面积的淋雨量。

)。

雨速为天空中降雨的速度。

雨向随风而定。

行走速度即行人的步速。

对于问题,我们设人淋雨面积为模型人前、后、左、右、头顶面积之和。

当有风时,人的身体就不会全部淋雨,那么此时淋雨面积就要根据风向即雨向来定,要根据具体情况来确定淋雨体积。

关键词:模型、淋雨量、降雨量、雨速、雨向、降雨角度、行人行走速度、分析、联系实际。

问题重述与分析:问题:下雨时,路人从A地点直线行走到达B地点。

(1)建立路人淋雨量与雨速、雨向、行走速度的关系;(2)并用计算机模拟方法对建立的关系证实。

分析:假设雨向与行人行走方向成夹角为α,①当无风时,α=90°,雨自上而下垂直向下。

则雨均匀淋遍全身。

②当风迎面吹来,即此时α<90°,此时淋在行人身上的雨即为降雨的竖直分量。

③当风从背面吹来,即此时α>90°,此时淋在行人身上的雨也为降雨的竖直分量。

当有风时还要考虑降雨速度与行人速度的相对速度。

问题假设:假设行人为标准长方体形状。

假设行人在雨中行走时,以速度ν从地点A匀速向地点B走去,不管雨速、雨向如何都不变化。

雨向一旦固定,就不会在改变,即α恒定。

雨的密度相同,雨滴大小、形状相同,雨滴为标准球形。

假设行人淋雨的量与雨速成正比。

数学模型论文雨中行走(1)

数学模型论文雨中行走(1)

队号:第四队成员:刘桂清、徐丽蓉、林雪梅指导老师:刘于江老师雨中行走少淋雨问题真题摘要建一模型说明当你在雨中行走又想少淋雨时,应当如下做:(1)若你行走的方向是顺风且雨的夹角至少为,你应以雨速水平分量的速度行走,以便使雨相对于你是垂直下落的(2)在其他情况下,你都应以最快的速度行走。

关键词:少淋雨;雨速的水平分量;夹角;人速1.问题的重述当下雨时,假如你当时没带雨伞你又不得不从A地走到B地,该如何行走才能少淋到雨呢?针对这个问题,建立合理的数学模型。

讨论一下,人在顺风行走时,你以雨速的水平分量的速度走时,雨的夹角至少是多少?进而近一步讨论,在其他情况下,你都应以最快的速度行走。

2.模型的假设与符号说明2.1模型的假设(1)把人体看作长方体,底边长a米、宽为b米;高为h米;(2)风速保持不变,人速以V(m/s)匀速行走;(3)人从A地行走到B地,路程为L=1000米;2.2符号说明a 人体的宽度 (m)b 人体的厚度 (m)h 人体的身高 (m)V 人的速度(m/s)ν风速(雨速)(m/s)L 人行走的路程 (m)θ下雨的方向与人的夹角t 人在雨中行走的时间 (s)ρ降雨密度3.模型的建立与求解(1)考虑人在顺风行走时,此种情况下,如图:人淋雨的部位有头、背后,则:头顶的淋雨量:C1=VLabθρνcos侧面的淋雨量:C2=VVLbh)sin(θνρ-总淋雨量: C=C1+C2=VVhaLb)]sin(cos[θνθνρ-+结论:可以看出总淋雨量与速度.角度有关,且与人的速度成反比,当V=νsinθ时,即=θarcsinνV,总淋雨量C最小。

所以,上述情况就转化为与θ有关的问题:(1)当0=θ时C=VhV a Lb )(+νρ=ρρνLbh VLab +结论:可以看出总淋雨量与人的行走速度成反比,当速度尽可能大的时候,淋雨量越小。

(2)当4πθ=时C=VV h a Lb )]22(22[ννρ-+=VLab νρ22+h Lb ρ-Vh Lb νρ22=(Vh Lbb a ρ22)1-+h Lb ρ结论:可以看出总淋雨量与人的行走速度成反比,当速度尽可能大的时候,淋雨量越小。

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。

下雨时淋雨量模型

下雨时淋雨量模型

淋雨量模型
每当下雨而人们又忘记带雨伞不得以要淋雨时,大家脑海中总会思考起这样一个问题:淋雨时走得越快淋雨少,还是走得越慢淋雨少呢?
有人认为走得快淋雨少,因为走得快用时少,从正上方降落到头上的雨滴就少;也有人认为走得慢淋雨少,因为走得快人正前方淋到的雨就多,而且正前方的淋雨面积肯定比正上方的大。

那么在固定行程时到底怎样才能淋雨最少呢?现在我们建立一个数学模型来研究一下这个问题。

设出参数:
人的前进速度:V人
雨滴下落的速度:V雨(2-9m/s)
风的速度:V风(矢量,迎风则合速度为相加,顺风为相减)
人的前进方向与风向的夹角:α
将人体设定为一个长方体:
厚度为a,宽度为b,高为h(0<a<b<h<2.5m)
人的行走距离:s
单位体积包含的雨量为n(kg/m³)(当地气象预报平均降雨量为k(mm/h),则n=k/v雨/3600)
单位均为国际单位
则淋雨量M分为三面:正面,侧面,顶面
M正=nbh*(V人+V风*cosα)*s/V人
M侧=nah*V风sinα*s/V人
M顶=nab*V雨*s/V人
总淋雨量M=ns*bh+ns*(bh*V风*cosα+ah*V风sinα+ab*V 雨)/V人
从公式可以看出总的淋雨量去除常数项部分后,和人的前进速度
成反比例关系;逆风时的速度为加,逆风的淋雨量要比顺风的淋雨量大。

当风速为0时,公式变为:
M=ns*(bh+ab*V雨/V人)
则淋雨量只和人的速度及降雨速度相关。

带入一些数据我们可以算一下平时都淋了多少雨。

关于淋雨数学建模

关于淋雨数学建模

淋雨数学建模摘要:本文通过对人在雨中直线行走时雨垂直降落、从前吹来、从后吹来这三种情况的分析讨论,得到了在不同情况下淋雨总量与人的行走速度的数学模型。

并发现,当雨垂直落下和迎面吹来时,跑的速度越快淋雨越少;而当雨从背面吹来时,当人跑的速度大于等于雨速的水平分量的大小且此时夹角α满足tan caα<时,跑得越快淋雨越少,除此之外的其它情况下有当αsin u v =时,淋雨量最小。

关键词:淋雨 直线行走一 问题重述人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,并用MATLAB 编程实现。

假设跑步距离d=100米,跑步最大速度为m v =5 m/s ,雨速u=4m/s ,降雨量为w=2cm/h 。

(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,且与人体夹角为θ,问跑步速度v 为多大?淋雨量最少。

二 问题的分析人在雨中行走时可能出现以下三种情形:情形一:雨垂直下落,人以速度v 前行,此时降雨淋遍全身(如图1所示)图 1情形二:雨迎面吹来,雨线与跑步方向在同一平面内,与人的正面夹角为θ,此时后背淋不到雨(如图2所示)图2情形三:雨从背面吹来,雨线方向与跑步方向在同一平面内,与人的背后夹角为α,此时正面淋不到雨(如图3所示)图 3我们知道当人在雨中前行的时候,人和雨相对地面都是运动的,故知人与雨是相对运动的。

为此我们选择人作为参考系,再考虑雨的相对速度及其与人体方向(即与人体夹角θ、α)对总淋雨量的影响。

三合理的假设3.1 将人体看成一个长方体;3.2 雨速为常数且方向不变;3.3 降雨量为一定值;3.4 考虑雨的方向与人体前进的方向在同一平面内;3.5 符号的假定:a: 身高(颈部以下) b: 身宽 c: 身厚v: 跑步最大速度d: 跑步距离 v: 跑步速度mw: 降雨量 u: 雨速 Q: 总淋雨量θ: 雨迎面吹来与人的夹角α: 雨背面吹来与人的夹角s:有效淋雨面积v:以人为参考系时的相对雨速四模型的建立我们先考虑如下情形,现有一块土地面积为s,雨垂直降落,雨速及方向不变,且降雨量为一常数w ,则有时间t内该土地的淋雨量为Q stw=。

雨中行走模型

雨中行走模型

假设你以6m / s的速度在雨中猛跑,则计算得 C = 11.3 × 10−4 m 3 = 1.13升
-4 6.65 × 10(1.5+(0.4 3+3) ) 2)当 θ = 600时,C= V 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6m / s的速度在雨中猛跑,则计算得 C = 14.7 × 10−4 m 3 = 1.47升
三、模型建立与计算
1、不考虑降雨方向的情况。(你的前后左右和 上方都淋雨) 淋雨面积:S = 2 wh + 2dh + wh(米 2 ) D 雨中行走的时间:t = (秒) V 0.01I 降雨强度:(cm/h)=0.01 I (m / h ) = I ( m / s) 3600
0.01SIt 10DIS 3 (升) 淋雨总量:C= (米 ) = 3600 3600V (模型中 D,I, S为参数,而 V 为变量。) 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。 若取D = 1000m,I = 2cm / h, h = 1.5m, w = 0.5m,d = 0.2m,计算 S = 2.2m 2。
你在雨中行走的最大速度v=6米/秒,则计算 得你在雨中行走了167秒,即2分47秒。从而 可以计算被淋的雨水总量为C=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。
原因是什么呢? 原因是什么呢?

a
= K
2
T
2
a
− Tb = K l
Tb − T d
(1) (2)
Q
'

降雨模型(参考)

降雨模型(参考)
参与这问题的因素: 参与这问题的因素: 1. 2. 3. 降雨的大小; 降雨的大小; 降雨)的方向; 风(降雨)的方向; 路程的远近和人跑的快慢
[模型的假设] 模型的假设]
1.设雨滴下落的速度为 降水强度( 1.设雨滴下落的速度为 r ( 米/ 秒),降水强度(单 位时间平面上的降水厚度) 为 位时间平面上的降水厚度)
p = 1.39 × 10 6
,
,
D = 1000米.ຫໍສະໝຸດ ,h = 1.50米
,
w = 0.50米 d = 0.20米
6.95 × 10 4 (0.8 sin θ + 6 cosθ + 1.5v ) …………………(2) C= …………………(2) v
的减函数. 1. 是 v 的减函数 . 人将以最快的速度跑, 淋雨量最小, 人将以最快的速度跑 , 淋雨量最小 , 取 v = 6 米 秒 .
θ = 60 0 时 , C 当
0 0 < θ < 900 时 , sin θ , cosθ > 0 , C 当
= 14.7 × 10 米 = 1.47升
3
4
2.
6.95 × 10 4 0.8 sin 90 0 + 1.5v 当 θ = 90 时 , C = v
0
(
)
= 6.95 × 10 4 (1.5 + 0.8 v )
于是 C = pwD[rd cos α + h(v r sin α )] v
例如当 例如 当 v = 6 米 秒 且 α = 30 0 时 , C
= 0.77升 .
[结论] 结论] 1. 如 果 雨 是 迎 着 你 前 进 的 方 向 向 你 落 下 (θ ≤ 90 0 ) , 此 时 策 略 很 简 单 , 你 应 以 最 大 速 度 向前跑.

《数学模型》淋雨模型-数学模型淋雨模型

《数学模型》淋雨模型-数学模型淋雨模型

对函数V(v)求导,得:
V
cos 7.5sin
1800 v2
显然:V<0, 所以V为v的减函数,V随v增大而减小。 因此,速度v=vm=5m/s ,总淋雨量最小。
(Ⅰ)当θ=0,代入数据,解得: V=0.0011527778(m³)≈1.153(L)
(Ⅱ)当θ=30°,代入数据,解得: V=0.0014025(m³)≈1.403(L)
情形2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. ,且 0°<<90°,建立a,b,c,
d,u,,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 u sin 且方向与v相反,故人相对于雨的

1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1220. 12.12Sa turday, December 12, 2020

2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。11:1 3:0811: 13:0811 :1312/ 12/2020 11:13:08 AM

3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 211:13: 0811:1 3Dec-20 12-Dec-20

4、越是无能的人,越喜欢挑剔别人的 错儿。 11:13:0 811:13: 0811:1 3Saturday, December 12, 2020

5、知人者智,自知者明。胜人者有力 ,自胜 者强。 20.12.1 220.12. 1211:1 3:0811: 13:08D ecembe r 12, 2020

数学建模 雨中行走问题

数学建模 雨中行走问题

数学模型论文学校:班级:姓名:学号:雨中行走问题摘要当我们在雨中冒雨行走时总会下意思的加快速度,似乎跑得越快淋雨量就会越小。

但事实上会是这种情况吗?在这里,我们将给予综合性的考虑,来解释不同情况下的淋雨量。

在不考虑风向的情况下,若人的全身都受到雨淋,理所当然人跑的越快所淋的雨就会越少。

那么模型也可算出淋雨量。

当雨线从正面和人的跑步方向在同一平面时,并且考虑风向的影响,雨线方向和竖直方向成θ角。

因为迎着雨的方向跑,所以全身都会淋到雨,由于有夹角,可以将雨分成竖直方向和水平方向两部分。

便可根据题的要求解出模型。

当雨线从后面和人的跑步方向在同一平面时,并且考虑风向的影响,雨线方向和竖直方向成α角。

因为背着雨的方向跑,所以全身不一定都会淋到雨。

可分几种情况分别来说。

关键词人速;雨速;风向;夹角1.问题的重述当人们在雨中行走时,是不是走的越快就会淋越少的雨呢?对于这个问题,建立合理的数学模型。

讨论一下,在不考虑风向时,人的淋雨量为多少;进而进一步讨论一下,在考虑雨线方向与人的跑步方向在同一平面内成不同角度时的淋雨量。

2.问题的分析当人在雨中行走时,是否跑的越快所淋的雨量就越少那,答案当然不是。

人在雨中所淋到的雨量和风向有关,因为风向的不同会导致雨线和人成不同的角度。

从而使人所淋到的雨量有所不同。

3.模型的假设与符号说明3.1模型的假设(1)把人体视为长方体,身高h米,身宽w米,身厚d米,淋雨总量C升。

(2)把降雨强度视为常量,记为:I(cm h)。

(3)风速保持不变。

v m s跑完全程D。

(4)以定速度()3.2符号说明h人体的身高(m)w 人体的宽度(m)d 人体的厚度(m)D 人跑步的全程(m)v 人跑步的速度(m/s)i 降雨强度(cm/h)c 人在跑步中的淋雨总量(L)s 人在雨中会被雨淋的面积 (㎡)t 人在雨中跑步的时间 (s)v 雨滴下落速度 (m/s)θ 雨滴反方向与人速度方向的夹角ρ 雨滴密度4.模型的建立与求解(1)不考虑雨的方向,此种情况,人的前后左右都会淋雨。

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()[]v v r h dr pwD C -+=ααsin cos .② 当αsin r v =时,此时02=C .雨水总量αcos v pwDdr C =,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θ ,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θ=0,θ=090时的总淋雨量;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。

雨中行走模型

雨中行走模型

雨中行走模型下雨天忘记带伞总是件不愉快的事,因为你往往不得不硬着头皮跑回家,弄得一身湿。

怎样才能在跑动中少淋雨,自然是一件非常重要的事,本节试图从定性的角度,分析奔跑速度与淋雨量的关系。

不妨设人在三个方向上相对于雨水的速度为 ,并让体表分别在垂直于这三个方向的平面上作投影,投影面积分别记为 。

通过等积原理,将这三者拼合成三个相邻表面。

设某人在雨中奔跑了设某人在雨中奔跑了时间,根据等效原理,体外表面在三个方向上扫过的体积分别为 ,人体扫过的总体积为淋雨量与人的形体有关,而人体是不规则的立体形状,因此为了计算淋雨量,有必要对人体形状做些假设。

为了简化计算,我们先给出几个相关的假设。

(1) 人体的外表面为一长方体(见图1)在三维坐标系中,人体外表面相对于雨水的运动有三个方向,彼此独立,互不干扰,可以分别讨论。

计算淋雨量,需要先弄清楚雨水的运动情况。

雨水可以视为且在空间分布均匀的流体,不妨设其质量分布系数为 。

当人淋雨时,就普通人而言,看到的只是雨水纷纷而下。

但若换一个角度,建立相对直角坐标系,将雨水视为静止的,那么人就在相对雨水而动了。

形象地说,当雨水被视为静止的,它便和空间保持位置不变,而人则在静止的雨水中穿梭。

显然,人的这种运动是相对雨水而言的。

而且人在穿梭过程中,外表面不断地扫过一定的空间。

根123,,x y z S v t S v t S v t 123x y z V S v t S v t S v t =++123,,S S S ,,x y z v v v据以上分析,我们可以发现,人的淋雨量(2)通常雨水并非垂直下落的,我们将雨水的速度向量分解为垂直速度和水平速度,不妨增加假设:(2) 雨水的垂直速度为 ,水平速度为雨中的人在不停的奔跑,每跨出一步(从一脚起跳到落地),其重轨迹可近似为一个抛物线轨迹,因此人在雨中奔跑的重心可视为一系列全等的抛物线,据此,我们给出假设:(3) 每个抛物线的长度为 ,起跳时垂直速度与水平速度分别记为 ,从起跳到落地的时间为,人在雨中奔跑的总距离为 ,不妨假设 为 的整倍数。

雨中行走问题(数学问题解决)

雨中行走问题(数学问题解决)

雨中行走问题(数学问题解决)-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN科目:数学问题解决摘要:雨天,你有件急事需要从家中到学校去,学校离家不远,仅有一公里,况且事情紧急,你不准备花时间翻找雨具,决定碰一下运气,顶着雨去学校。

假设刚刚出发雨就大了,但你也不打算再回去了。

一路上,你将被大雨淋湿。

一个似乎很简单的事实是你应该在雨中尽可能地快走,以减少雨淋的时间。

但是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。

通过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,分别从雨与人的方向以及是否在同一平面等情况找出如何在雨中行走才能淋雨最少。

一.问题的提出对于雨中行走这个实际的问题,它的背景是简单的,人人皆知无需进一步讨论。

我们的问题是:要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低。

显然它可以按确定性模型处理。

分析参与这一问题的因素,主要有:①降雨的大小;②风(降雨)的方向;③路程的远近与你跑的快慢。

二、模型假设1、降雨的速度(即雨滴下落速度)和降水强度(单位时间平面上降下雨水的厚度)保持不变;2、你以定常的速度跑完全程;3、风速始终保持不变;4、把人体看成一个长方体的物体;三、模型的建立与求解1、不考虑降雨的角度的影响即在你行走的过程中身体的前后左右和上方都将淋到雨水。

参数与变量::d雨中行走的距离;t雨中行走的时间;::v雨中行走的速度;:a你的身高;:b你的宽度;:c你的厚度;:q你身上被淋的雨水的总量;:w降水强度(降雨的大小,即单位时间平面上降下雨水的厚度,厘米/时)行走距离d,身体尺寸不变,从而身体被雨淋的面积22s ba ca bc=++是不变的,可认为是问题的参数。

雨中行走的速度v,从而在雨中行走的时间/t d v=及降雨强度的大小在问题中是可以调节、分析的,是问题中的变量。

考虑到各参数取值单位的一致性,可得在整个雨中行走期间整个身体被淋的雨水的总量是:()3(/3600)0.01()/(/3600)10() q t w S d v w S=⋅⋅⋅=⋅⋅⋅米升模型中的参数可以通过观测和日常的调查资料得到。

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关于雨中行走模型
第六讲建模方法论(5)——建模实例(一)
雨中行走问题
夏季的某天,你去某地办事,接近目的地时,天空突然下起了大雨,糟糕的是你没有带雨具,且难以找到避雨的地方。

一个似乎很简单的事实是你应该在雨中尽可能的快走(跑),以减少雨淋时间。

这样做合理吗,试组建数学模型来探讨如何在雨中行走才能最大限度地减少雨淋的程度,即确定最优行走策略。

问题分析问题是在给定的降雨条件下,设计一个在雨中行走的策略(调整行走速度),使得你被雨水淋湿的程度最低。

所谓被雨水淋湿的程度,可以用其间被淋在身上的雨水量的大小来刻划,而与此有关的主要因素有:降雨的大小、风(降雨)的方向、路程的远近和行走的速度。

为了简化问题的研究,我们先做以下假设: 模型假设
1(降雨的速度(即雨滴降落的速度)和降雨强度保持不变;
2(行走速度恒定;
3(风速及风向始终保持不变(这三项都是均匀化假设)。

4(把人的身体看成是一个呈长方体形状的物体(理想化)。

5(淋在身上的雨水被完全吸收(极端化)。

6(不考虑降雨的角度的影响,也就是说在行走的过程中身体的上方及前后左右都将淋到雨水。

7(设定变量和参数
雨中行走的距离(单位:米):D;
雨中行走的速度(单位:米/秒):v;
人体的高度、宽度、厚度(单位:米):h,w, d
被淋雨水总量(单位:升):C;
降雨强度(单位:厘米/小时):I;
2 身体被雨淋的面积(单位:米):S;
雨中行走时间(单位:秒):t=D/v.
其中,降雨强度是单位时间内平面上降雨的厚度,用以刻划降雨的大小。

在本问题中,D,d,w,h从而S是问题的参数;v,t,I是问题中的变量。

C是因变量,而v是决策变量。

模型中的参数可以通过观测和日常的调查资料得到。

模型的建立与求解
按上面的分析与假设,容易知道:在雨中行走时被淋雨水总量等于被雨淋时间、被雨淋面积和降雨强度三者的乘积。

考虑到量纲一致性,并注意到I、v、D为常数,我们有
C(v)=tS(米)
=(米)
=
模型表明,被淋在身上的雨水总量与在雨中行走的速度成反比,因此在雨中最优行走策略是尽可能的快跑。

模型检验
看一组数据:D=1000米,h=1.5米,w=0.50米,d=0.20米,I=2厘米/小时,最大行走速度为v=6米/秒,由此可得,你身上被淋的雨水的总量为C=2.041(升)(一立方米=1000升)。

仔细分析,这是一个荒谬的结果。

在2厘米/小时强度的降雨中
只跑了167秒,身上却被淋了2升的雨水,这是不可思议的。

因此,用上述模型描述雨中行走的人被雨水淋湿的状况是不符合实际情况的。

按照建模的程序,我们需回到对问题所作的假设,进一步考察这
些假设的合理性。

不难发现“不考虑降雨的角度的影响”的假设6把问题过于简单化了。

为此,我们来考虑降雨角度的影响(即取消假设6)。

模型修改
假设雨滴下落的反方向与你前进的方向之间的夹角为θ。

这时仅
仅用降雨强度已经不能确切地描述降雨的情况了。

降雨强度受降雨速度的影响,但并不完全决定于降雨的速度,还决定于雨滴下落的密度,显然降雨速度越大、降雨密度越大,降雨强度也越大。

降雨速度设为r(米/秒),降雨密度用降雨强度系数(在一定时刻,在单位空间内由雨滴所占据的空间的比例数)来表示,记为p。

于是我们有I=pr,显然应有p?1,当p=1时意味着倾盆大雨。

情形1 :即迎着降雨方向行走,由经验可以知道,这
时被淋湿的部分仅仅是人的顶部和前方。

淋在身上的雨水将由这两部分组成。

模型的建立与求解
首先考虑顶部被淋的雨水。

顶部的面积是wd,雨滴下落速度的垂直分量为。

不难得到,在时间内顶部被淋的雨水总量
是:
再考虑前面被淋的雨水。

前方被淋的面积是wh,雨滴下落速度的水平分量(相对于你而言)为。

因此,前方被淋的雨水的
总量为:。

由上述分析,被淋的雨水总量为
显然,在降雨方向给定情况下,此时的最优行走策略是在雨中尽可能的快跑。

模型检验
仍使用模型I中所使用的参数值,并假设降雨速度为r=4米/秒,
-6容易计算得降雨强度系数为p=1.39×10。

因此,。

显然有
情形2 :在这种情形下,雨滴将从后面向你身上落下。

令,则。

首先考虑的情形,即行走的速度慢于雨滴下落的水平速
度,此时雨将淋在你的背上。

与情形I类似可以得到身体顶部被淋的雨水总量为

淋在背上的雨水总量为
于是,淋在全身的雨水的总量为
显然,被淋雨水总量仍是速度v的单调减少函数,而此时
,故当时,被淋雨水总量最少,即。

这意味着你刚好跟着雨滴向前走,所以只有身体顶部淋到雨;如
果行走速度小于,则雨水将落在背上,从而使被淋的雨水总量
增加。

被淋雨
总量决定于降雨的密度、身体的宽度和厚度及降雨角度。

如果雨以的角度落下,你应该以的速度在雨中行走,被
淋的雨水总量为C=0.24升。

当时,在雨中的行走速度快于雨滴下落的水平速度,这
时你将不断地追赶雨滴,雨水将淋湿你的前胸。

此时,全身被淋的雨水总量为。

综合上面的分析,我们得到的结论是:
1(如果雨是迎着你前进的方向落下,这时的最优行走策略是以尽可能大的速度向前跑。

2(如果雨是从你的背后落下,这时你应该控制在雨中行的。

走的速度,使得它恰好等于雨滴下落速度的水平分量。

根据一般常识,我们所得到的结果是合理的且与我们的日常生活经验是一致的。

运用简单的数学工具,我们对日常生活中司空见惯的问题给予了定量的分析。

但同时必须指出的是,这里建立的简单数学模型与雨中行走的实际过程尚有距离,因为在建立数学模型的过程中我们忽略了一些相对次要的因素。

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