La lluvia está cayendo verticalmente. Un hombre que corre en el camino mantiene su paraguas inclinado pero un hombre parado en el camino mantiene su paraguas vertical para protegerse de la lluvia, pero ambos mantienen su paraguas vertical para evitar los rayos verticales del sol. ¿Cuál es una explicación de esto?

Esta pregunta está redactada de manera bastante confusa. Si lo encontrara en un examen de física, honestamente estaría perplejo. Creo que la pregunta está mejor redactada como: “Para protegerse de la lluvia que cae verticalmente, ¿cómo es que un hombre que corre debe inclinar su paraguas mientras un hombre de pie debe sostenerlo verticalmente? Sin embargo, si no está lloviendo y el sol está brillando, ¿por qué tanto el hombre que corre como el hombre de pie pueden sostener sus paraguas verticalmente para protegerse de los rayos solares verticales?

A esta pregunta, podría responder que en el marco de referencia del hombre de pie, las gotas de lluvia caen verticalmente a su velocidad terminal. Sin embargo, en el marco de referencia del hombre corriendo, las gotas de lluvia ganan una velocidad horizontal opuesta a su velocidad horizontal en el marco de referencia del hombre de pie. Como un hombre puede correr a una proporción significativa de la velocidad terminal de una gota de lluvia, el hombre que corre observa la lluvia que cae en un ángulo significativo con respecto a su vertical. Sin embargo, en el caso de los rayos solares que son verticales en el marco de referencia del hombre de pie, la velocidad horizontal que ganan los fotones en el marco de referencia del hombre corriendo no es una proporción significativa de la velocidad de la luz, como hombre es incapaz de correr a una proporción significativa de la velocidad de la luz; por lo tanto, el hombre que corre observa rayos solares prácticamente verticales.

Sin embargo, inicialmente asumí que la pregunta significaba: “¿Cómo es el caso de que mientras un hombre de pie sostiene su paraguas verticalmente para protegerse tanto de la lluvia como de los rayos del sol, un hombre corriendo mantiene su inclinación para protegerse de ¿la lluvia simultáneamente vertical para protegerse de los rayos solares?

Consideré la contracción de la longitud relativista, por lo que si el hombre corría a la velocidad de la luz, el hombre de pie observaría que el paraguas del hombre que corre (y el hombre que corre) no tiene una longitud horizontal, y por lo tanto el paraguas sería vertical. Sin embargo, esta explicación desafía las leyes de la física, así que tuve que descartarla.

Entonces, consideré que tal vez la pregunta es ser arrogante con los términos “vertical” e “inclinado”. Podría ser el caso de que el hombre que corre está en una parte inclinada de la carretera mientras que el hombre de pie está en una parte plana, así que Si el paraguas del corredor se inclinaba en relación con él, podría ser vertical en relación con el hombre de pie.

Sin embargo, en este caso, la única forma en que el hombre que corre podría protegerse simultáneamente de la lluvia y los rayos solares verticales relativos al hombre de pie y correr con un paraguas titulado relativo a sí mismo era si él estaba corriendo por una sección vertical de la carretera. Por lo tanto, concluimos que esto es posible porque los hombres están en Rock Bottom de SpongeBob SquarePants.

Hasta el duodécimo estándar, conocía solo la velocidad relativa, pero recientemente supe que era solo una aproximación. Gracias al genio Albert Einstein y su teoría de la relatividad.
Según la teoría de la relatividad:
En el caso de que dos objetos viajen en direcciones paralelas, la fórmula relativista para la velocidad relativa es similar en forma a la fórmula para la adición de velocidades relativistas.
La velocidad relativa viene dada por la fórmula:
Cuando las velocidades de A y B son relativamente pequeñas en comparación con C (velocidad de la luz), entonces la ecuación. simplemente se convierte

La velocidad de la lluvia o la velocidad del hombre corriendo es insignificante (velocidad de la luz).
Ahora no voy a resolver el problema de Vector para usted. Puedes encontrar muchas soluciones en este hilo (estoy bastante seguro de que ya sabes cómo resolver la ecuación vectorial del movimiento relativo porque estás en la siguiente etapa. Por la siguiente etapa me refiero a analizar la física, relacionar la física con la vida cotidiana) .
Por lo tanto, debe sostener su paraguas de acuerdo con la velocidad resultante

Pero si intentas poner la velocidad de la luz en la ecuación anterior, te dará un resultado absurdo y esa es la belleza.
Ninguna partícula (que tenga masa) puede alcanzar la velocidad de la luz. La velocidad de la luz en el vacío, es una constante física universal e independiente del marco.

Pongamos un ejemplo. Digamos que te estás moviendo con la mitad de la velocidad de la luz. Y tienes una fuente de luz (antorcha).
La velocidad de la luz que sale de la antorcha (la antorcha se mueve con velocidad c / 2) será la misma para cualquier observador (observador moviéndose con velocidad c / 2 en la misma dirección u observador parado en grupo o observador opuesto con c / 2 velocidades).

Por lo tanto, incluso si está corriendo al 99.99% de la velocidad de la luz, aún debe sostener el paraguas verticalmente para evitar los rayos solares verticales.

Tenga en cuenta:
La velocidad de la luz en el vacío, es una constante física universal e independiente del marco => La prueba de esta afirmación proviene de la ecuación de Maxwell (ecuaciones de vacío, ondas electromagnéticas y velocidad de la luz) –
No puedo ponerlo aquí debido a limitaciones de tiempo …

Si quieres saber la prueba de esta ecuación


Por favor, házmelo saber. Actualizaré mi respuesta (y lo probaré usando la décima física estándar).
La belleza de la física es ” No tienes que recordar nada “.

La distancia desde la cabeza hasta la superficie del paraguas es mucho menor, y la mayor parte del cielo está sobre nuestra cabeza. Por lo tanto, es probable que arroje una sombra y proteja la cabeza del calor al menos, cuando la sostenga verticalmente. Generalmente, se usa un paraguas para protegerse de los rayos solares, cuando el sol está sobre la cabeza, porque es en ese momento que debido a los rayos solares que golpean el suelo perpendicularmente, aumenta el calor generado dentro de un área determinada. Incluso si los rayos solares se dispersan después de tocar el borde del paraguas, la luz difusa transporta mucho menos calor que los rayos incidentes normales.
En cuanto a la lluvia, las gotas de lluvia caen de las nubes que están mucho más cerca que la del Sol. Además, los vientos pueden cambiar la dirección de la caída de las gotas de lluvia en gran medida. Entonces, el ángulo subtendido por él puede variar en un rango mucho mayor que el de los rayos solares. Además, nadie quiere que la dispersión de las gotas de lluvia arruine su ropa. Por lo tanto, para minimizar al máximo la humedad experimentada durante la lluvia, el paraguas debe alinearse con la dirección de la caída de las gotas de lluvia; mientras que en el caso de los rayos solares no es tan necesario.
Sin embargo, si es paranoico acerca de protegerse de los rayos solares durante la mañana y la tarde en la mayor medida posible, entonces tendría que alinear el paraguas ligeramente, de modo que los rayos solares golpeen normalmente con la superficie del paraguas.

El ángulo de inclinación al que se doblará el paraguas depende de la velocidad relativa entre las gotas de lluvia y la velocidad de la persona que sostiene el paraguas.
Aquí, en esta imagen, la lluvia cae a una velocidad de 4 m / s. Si un hombre camina hacia el sur, sentirá que la lluvia retrocede, por lo que debe mantener el paraguas orientado hacia la dirección en la que desea moverse. En este caso es Sur ya que la persona se está moviendo hacia el sur. Entonces podemos encontrar la inclinación del paraguas al encontrar el ángulo en este triángulo que en este caso es taninverso (velocidad de lluvia / velocidad del hombre) nos dará el ángulo del paraguas con el suelo.
En el caso de la luz solar La velocidad de la luz solar es de 3,00,000,000 m / s, por lo tanto, encontrar el ángulo para el hombre parado o corriendo le dará la misma respuesta que es 90 grados. Por lo tanto, no habrá un ángulo de inclinación significativo para la luz solar.

Considere que se está moviendo hacia la derecha y que la lluvia cae verticalmente hacia abajo. Usando el concepto de movimiento relativo será equivalente a una condición en la que te quedas quieto y llueve mientras te mueves hacia la izquierda. Entonces la lluvia tendrá velocidades a lo largo del eje x (hacia la izquierda) y el eje y (hacia abajo).
La velocidad resultante viene dada por la suma vectorial de los componentes x e y que estarán inclinados en ángulo con respecto a la horizontal, por lo que debe mantener el paraguas inclinado.
Es lo mismo en el caso del sol, excepto que la velocidad de la luz es mucho mayor y el vector resultante es casi vertical.