Вопрос:

Теплоход проходит по течению реки до пункта назначения 140 км и после стоянки возвращается в пункт отправления. Найдите скорость течения, если скорость теплохода в неподвижной воде равна 15 км/ч, стоянка длится 11 часов, а в пункт отправления теплоход возвращается через 32 часа после отплытия из него.

Ответ:

Решение:

Обозначим:

  • \( v_{т} \) — скорость теплохода в неподвижной воде, \( v_{т} = 15 \) км/ч.
  • \( v_{р} \) — скорость течения реки (то, что нужно найти).
  • \( S \) — расстояние до пункта назначения, \( S = 140 \) км.
  • \( t_{стоянки} \) — время стоянки, \( t_{стоянки} = 11 \) часов.
  • \( T_{общее} \) — общее время в пути, \( T_{общее} = 32 \) часа.

Скорость теплохода по течению: \( v_{по} = v_{т} + v_{р} = 15 + v_{р} \) км/ч.

Скорость теплохода против течения: \( v_{против} = v_{т} - v_{р} = 15 - v_{р} \) км/ч.

Время в пути по течению: \( t_{по} = \frac{S}{v_{по}} = \frac{140}{15 + v_{р}} \) часов.

Время в пути против течения: \( t_{против} = \frac{S}{v_{против}} = \frac{140}{15 - v_{р}} \) часов.

Общее время в пути складывается из времени движения по течению, против течения и времени стоянки:

\[ T_{общее} = t_{по} + t_{против} + t_{стоянки} \]

Подставим известные значения:

\[ 32 = \frac{140}{15 + v_{р}} + \frac{140}{15 - v_{р}} + 11 \]

Вычтем время стоянки из общего времени:

\[ 32 - 11 = \frac{140}{15 + v_{р}} + \frac{140}{15 - v_{р}} \]

\[ 21 = 140 \left( \frac{1}{15 + v_{р}} + \frac{1}{15 - v_{р}} \right) \]

Разделим обе части на 140:

\[ \frac{21}{140} = \frac{1}{15 + v_{р}} + \frac{1}{15 - v_{р}} \]

\[ \frac{3}{20} = \frac{(15 - v_{р}) + (15 + v_{р})}{(15 + v_{р})(15 - v_{р})} \]

\[ \frac{3}{20} = \frac{30}{15^2 - v_{р}^2} \]

\[ \frac{3}{20} = \frac{30}{225 - v_{р}^2} \]

Теперь решим уравнение:

\[ 3(225 - v_{р}^2) = 30 \cdot 20 \]

\[ 675 - 3v_{р}^2 = 600 \]

\[ 3v_{р}^2 = 675 - 600 \]

\[ 3v_{р}^2 = 75 \]

\[ v_{р}^2 = \frac{75}{3} \]

\[ v_{р}^2 = 25 \]

\[ v_{р} = \sqrt{25} \]

\[ v_{р} = 5 \]

Скорость течения не может быть отрицательной, поэтому \( v_{р} = 5 \) км/ч.

Ответ: 5