好不容易终于晴了一天,我带着Chloe在公园里散步,小家伙突然叫住我:爸爸,你看我的影子,一直跟着我。我说你和他赛跑,看谁跑的快。过了一会,她气喘吁吁的的又走到我跟前,说这影子跑的太快了,怎么也跟不上。事实真的是这样吗?我放下手中的水壶,也尝试与影子比速度,可还是以失败告终。这是为什么?
接下来我们把这个问题转化为数学问题来看一下究竟。假设把太阳看成一盏路灯,假设H是路灯与地面的距离,h表示人的身高,人沿着x轴的正向前进。如果人在t时刻由灯下的O点走到A点,那么人的影子就从O点前进到B点。
这里所用到的就一个数学公式:
速度=路程/时间
而此公式中,影子用的时间和人所花费的时间相等,假设为t,接下来就剩下路程如何计算问题。
假设人的平均速度为V,则人行走的距离为OA=vt,影子走的距离为OB=S,要计算OB就需要相似三角形这个知识点。
显然,三角形ABC相似于三角形OBD(三个内角相等),则:
则推出:
将OA=vt带入公式中可得:
则影子的速度为:
影子的速度和人行走的速度之比为:
因此影子的速度大于人行走的速度。如果H特别大,上面的比例接近于1,则影子的速度接近于人行走的速度。比如将路灯转化为太阳,则这个速度比极限为1。故很多人平常没注意到影子比人行走的速度快,大概就是这个原因吧。
玩了一会之后,Chloe说爸爸,我们倒着走,你看影子,就一直在我们后面了,她就追不上我们了。可速度还是影子快,我忍住没有和她讲这个道理,所以就偷偷的告诉可爱的学生们。
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