¿Cómo ajusta la teoría del movimiento relativo otras variables además de los conceptos básicos de la cinemática, como la velocidad o el desplazamiento?

He estado confundido con este concepto por un tiempo: supongamos que un niño va de este a oeste con cierta velocidad en una bicicleta y la lluvia cae en dirección vertical hacia abajo.

Luego, si tenemos que calcular el ángulo de un paraguas que necesitarías para evitar mojarte, consideramos la velocidad relativa: resta la velocidad de la bicicleta de la velocidad de la lluvia porque el niño percibirá la velocidad de la lluvia de manera diferente a un observador y por lo tanto, ajústelo con un ángulo, digamos A.

Está bien, pero ¿un observador parado en el suelo mide ese ángulo de manera diferente? Podemos decir que percibirán/medirán velocidades o distancias de manera diferente, pero también tendrán que hacerlo con el ángulo; de lo contrario, si el observador y el niño perciben solo la velocidad de manera diferente y el ángulo es el mismo, el resultado real final no será el mismo, pero debería ser.

Entonces, ¿es cierto el punto sobre el ángulo? Además, incluso si el niño anda en bicicleta con una velocidad, la lluvia no cambiará su dirección, por lo que solo caerá verticalmente hacia abajo. Por lo tanto, cualquiera que sea la velocidad del niño (y, por lo tanto, del paraguas), tiene que contrarrestar la misma lluvia verticalmente hacia abajo con un paraguas verticalmente hacia arriba, entonces, ¿cómo puede cambiar (el ángulo) en las respuestas (las respuestas indican un ángulo inclinado no solo noventa grados)?

Y la última pregunta es: ¿Cómo podemos resolver esto (cálculo del ángulo) en el marco del suelo?Aquí está la imagen:-

Bienvenido a Stack Exchange, creo que podría ayudarse aquí si dibujara una especie de diagrama: tiene algunas ideas sobre velocidades relativas y marcos de referencia que creo que necesita "probar" para ayudarlo a comprender mejor su pregunta
@Alex ¡He editado esto!
Además, ¡pruebe el experimento usted mismo! Sal a caminar bajo la lluvia con un paraguas, en un día sin viento. Deberá inclinar el paraguas, y cuanto más rápido camine o corra, mayor será el ángulo de inclinación necesario para protegerse de la lluvia.
@PM 2Ring, ¿cómo se puede resolver este problema desde la referencia terrestre? Quiero decir que puede restar esas velocidades del punto de vista del concepto de velocidad relativa, pero ¿qué pasa con el marco de tierra? Para resolver esto desde el marco del suelo, tienes que restar los vectores opuestos de lo que hacemos (si la velocidad de la bicicleta es cero y sopla el viento, entonces sumamos). Entonces, ¿cómo se normaliza eso (adición de negativo)?

Respuestas (1)

Por un momento olvídate del chico y hasta del ángulo del paraguas. En su lugar, piense en la “sombra de lluvia” proyectada por el paraguas. En el marco del suelo, ¿cómo se ve esa sombra?

En algún momento, el paraguas bloquea un poco la lluvia. En el momento siguiente, esa sombra cae directamente hacia abajo, pero el paraguas se ha movido un poco hacia el oeste, por lo que ahora bloquea un poco de lluvia un poco hacia el oeste. En el momento siguiente, el primer trozo de sombra cae aún más hacia abajo y el segundo trozo de sombra cae hacia abajo un poco hacia el oeste y ahora el paraguas bloquea un poco de lluvia aún más hacia el oeste.

Con suerte, verá cómo el movimiento del paraguas hace que la sombra sea diagonal en este cuadro, aunque la lluvia cae verticalmente. Entonces está claro que en este marco el niño también debe sostener el paraguas en ángulo para colocarse en la sombra de lluvia del paraguas. Por lo tanto, ambos marcos son consistentes entre sí.

Pero, ¿por qué el paraguas se movería hacia el oeste (aunque sea un poco)? Debe sostenerse derecho todo el tiempo.
El niño sostiene el paraguas mientras se mueve hacia el oeste. Tiene que moverse hacia el oeste con él a menos que lo suelte. Independientemente del ángulo en que se sostenga, debe moverse hacia el oeste a la misma velocidad que el niño.
pero el paraguas no tiene "sombra de lluvia" porque la lluvia cae sobre el paraguas.
¡Por supuesto que tiene una "sombra de lluvia" que es todo su propósito! ¡Su función principal es específicamente proyectar una sombra de lluvia para que alguien que esté parado en la sombra de lluvia permanezca seco! ¿Nunca has usado un paraguas? No estoy teniendo una discusión tonta como esta. Adiós.
No quise molestarte. Simplemente no entendí la frase "la sombra cae hacia abajo". ¡Solo pedí elaboración porque este concepto fue realmente difícil para mí!
¿Cómo ajusta la teoría del movimiento relativo otras variables además de los conceptos básicos de la cinemática, como la velocidad o el desplazamiento?
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