Движение по реке: как найти скорость лодки и течения по времени в пути

Если лодка проходит одно и то же расстояние по течению и против него, сначала найдите скорость в каждом направлении: разделите расстояние на соответствующее время. Затем сложите полученные скорости и разделите на два — это собственная скорость лодки. Вычтите меньшую скорость из большей и разделите на два — это скорость течения.

Обозначим равное расстояние через S, время по течению — через t₁, время против течения — через t₂. Тогда v₁ = S/t₁, v₂ = S/t₂, собственная скорость лодки равна (v₁ + v₂)/2, а скорость течения — (v₁ − v₂)/2. Здесь v₁ — скорость по течению, поэтому t₁ меньше t₂. Правило сложения и вычитания скоростей движения изложено в открытом учебнике OpenStax; условия и числа задач ниже — отдельные учебные примеры.

Что должно быть известно из условия

Для этого способа нужны одно и то же расстояние в обоих направлениях и время каждого перехода. Считаем, что лодка движется с постоянной собственной скоростью, течение тоже постоянно, а остановок нет. Путь по течению и обратный путь относятся к одному участку реки: тогда можно сравнивать две скорости на одинаковой дистанции.

В записи решения удобно сначала подписать не только числа, но и направления. Если расстояние дано в километрах, а время — в часах, скорость получится в км/ч. Не складывайте километры с часами и не подставляйте время напрямую в формулу для скорости лодки: сначала нужны два деления S/t.

Почему работает деление пополам? По течению лодке помогает река, против течения — мешает. В первой скорости влияние течения прибавлено к собственной скорости, во второй — вычтено из неё. При сложении двух скоростей влияние течения исчезает; при вычитании собственная скорость исчезает. В обоих случаях остаётся удвоенная искомая скорость.

Три разобранных примера

Пример 1

Условие. Лодка проходит 63 км по течению за 7 ч, а те же 63 км против течения за 9 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.

По течению лодка проходит за час 63/7 = 9 км/ч. Против течения — 63/9 = 7 км/ч. Быстрое направление определено верно: на равном расстоянии оно заняло меньше времени.

Собственная скорость находится как среднее двух полученных скоростей: (9 + 7)/2 = 8 км/ч. Скорость течения — половина их разности: (9 − 7)/2 = 1 км/ч.

Ответ: собственная скорость лодки — 8 км/ч; скорость течения — 1 км/ч. Проверка: по течению получается 8 + 1 = 9 км/ч, против течения 8 − 1 = 7 км/ч. При этих скоростях оба времени из условия восстанавливаются.

Пример 2

Условие. Лодка проходит 154 км по течению за 14 ч, а те же 154 км против течения за 22 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.

Сначала вычислим скорости движения относительно берега: 154/14 = 11 км/ч по течению и 154/22 = 7 км/ч против него. Не нужно делить 154 км на сумму двух времён: это дало бы скорость для другого вопроса, а не две скорости, необходимые здесь.

Складываем 11 и 7, чтобы убрать влияние течения: (11 + 7)/2 = 9 км/ч. Теперь берём половину разности: (11 − 7)/2 = 2 км/ч.

Ответ: собственная скорость лодки — 9 км/ч; скорость течения — 2 км/ч. Для контроля подставим их обратно: 9 + 2 = 11 км/ч, 9 − 2 = 7 км/ч. Деление 154 км на эти скорости даёт 14 и 22 ч.

Пример 3

Условие. Лодка проходит 91 км по течению за 7 ч, а те же 91 км против течения за 13 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.

На первом отрезке скорость равна 91/7 = 13 км/ч. На обратном — 91/13 = 7 км/ч. Хотя числа 7 и 13 встречаются и как времена, и как результаты деления, их нельзя переносить в ответ без расчёта: ответ относится к лодке и течению, а не к двум направлениям пути.

Находим собственную скорость: (13 + 7)/2 = 10 км/ч. Находим скорость течения: (13 − 7)/2 = 3 км/ч.

Ответ: собственная скорость лодки — 10 км/ч; скорость течения — 3 км/ч. Проверка по расстоянию: 13 км/ч за 7 ч дают 91 км, а 7 км/ч за 13 ч тоже дают 91 км.

Восемь упражнений

В каждом задании найдите две величины: собственную скорость лодки и скорость течения. Полезно записывать промежуточные скорости по течению и против него отдельно, даже если деление кажется простым. Ответы расположены после всех условий, чтобы их можно было закрыть во время работы.

  1. Лодка проходит 120 км по течению за 10 ч, а те же 120 км против течения за 12 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 70 км по течению за 5 ч, а те же 70 км против течения за 7 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 160 км по течению за 10 ч, а те же 160 км против течения за 16 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 195 км по течению за 13 ч, а те же 195 км против течения за 15 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 442 км по течению за 26 ч, а те же 442 км против течения за 34 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 247 км по течению за 13 ч, а те же 247 км против течения за 19 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 288 км по течению за 16 ч, а те же 288 км против течения за 18 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.
  1. Лодка проходит 80 км по течению за 4 ч, а те же 80 км против течения за 5 ч. Найдите собственную скорость лодки и скорость течения. Обе скорости постоянны.

Ответы и вычисления

В каждой строке сначала стоят скорости по течению и против течения, затем — собственная скорость лодки и скорость течения. Это позволяет найти место ошибки, если итог не совпал.

  1. 120/10 = 12; 120/12 = 10; (12 + 10)/2 = 11; (12 − 10)/2 = 1. Ответ: 11 км/ч и 1 км/ч.
  2. 70/5 = 14; 70/7 = 10; (14 + 10)/2 = 12; (14 − 10)/2 = 2. Ответ: 12 км/ч и 2 км/ч.
  3. 160/10 = 16; 160/16 = 10; (16 + 10)/2 = 13; (16 − 10)/2 = 3. Ответ: 13 км/ч и 3 км/ч.
  4. 195/13 = 15; 195/15 = 13; (15 + 13)/2 = 14; (15 − 13)/2 = 1. Ответ: 14 км/ч и 1 км/ч.
  5. 442/26 = 17; 442/34 = 13; (17 + 13)/2 = 15; (17 − 13)/2 = 2. Ответ: 15 км/ч и 2 км/ч.
  6. 247/13 = 19; 247/19 = 13; (19 + 13)/2 = 16; (19 − 13)/2 = 3. Ответ: 16 км/ч и 3 км/ч.
  7. 288/16 = 18; 288/18 = 16; (18 + 16)/2 = 17; (18 − 16)/2 = 1. Ответ: 17 км/ч и 1 км/ч.
  8. 80/4 = 20; 80/5 = 16; (20 + 16)/2 = 18; (20 − 16)/2 = 2. Ответ: 18 км/ч и 2 км/ч.

Если ответ не сошёлся

Характерная ошибка — считать скоростью течения всю разность скоростей по течению и против него. Но разность включает влияние реки дважды: в одном направлении она ускоряет лодку, в другом настолько же замедляет. Поэтому разность надо делить на два.

Проверяйте ответ в обратном порядке. Прибавьте найденную скорость течения к собственной скорости лодки — должна получиться скорость по течению. Вычтите — должна получиться скорость против течения. Затем умножьте каждую скорость на соответствующее время: оба произведения должны равняться расстоянию из условия. Такая проверка обнаруживает и ошибку в делении, и перепутанные направления.

Если пока трудно различать расстояние, время и скорость, сначала разберите связь между ними в статье «Скорость: как объяснить ребёнку путь и время». Здесь эта связь нужна на первом шаге — при вычислении S/t для каждого направления.