这个计算器能做什么
本工具用来求解经典的"流水行船"应用题。这类题目在日本中小学数学里被称为流水算(字面意思是"流水算术"),在中国课堂上通常归入"行船问题"或"流水问题"。其背后的物理原理放之四海而皆准,用到的核心公式只有一条——路程 = 速度 × 时间,因此同一套方法在任何地方都适用。只要给出小船逆流行驶的距离、所花的时间,以及水流速度,它就能算出船在静水中的速度、真实的逆流和顺流速度,以及在相同距离上顺流返程所需的时间。
核心原理
船在河中行驶,会被水流"帮一把"或"拖一把"。设船在静水中的速度为 B,水流速度为 C。逆流(顶着水流)航行时,实际速度为 \(B - C\);顺流(顺着水流)航行时,实际速度为 \(B + C\)。由逆流的距离和时间,可先算出逆流速度(距离 ÷ 时间);把水流速度加回去,就得到静水船速;再加一次水流速度,便是顺流速度;最后用距离除以顺流速度,即可得到返程时间。
$$\begin{gathered} v_{\text{up}} = \frac{d}{t} \qquad v_{\text{boat}} = v_{\text{up}} + v_c \qquad v_{\text{down}} = v_{\text{boat}} + v_c \\[1.5em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} d &= \text{Distance} \\ t &= \text{Time} \\ v_c &= \text{Current Speed} \end{aligned} \right. \end{gathered}$$
使用方法
依次填入逆流距离(千米或米)、逆流所用时间(小时、分钟或秒)以及水流速度(km/h 或 m/s)。计算器会在内部统一换算为国际单位制(SI)进行计算,并同时以 km/h 和 m/s 显示各项速度,再用小时、分钟、秒三种方式给出顺流返程时间。
例题演算
一艘船逆流而上,用 3 小时行驶了 12 千米,水流速度为 1 km/h。逆流速度 = \(12 \div 3 = 4\) km/h;静水船速 = \(4 + 1 = 5\) km/h;顺流速度 = \(5 + 1 = 6\) km/h;返程时间 = \(12 \div 6 = 2\) 小时。验算:12 千米以 4 km/h 逆流需 3 小时,12 千米以 6 km/h 顺流需 2 小时——两者完全吻合。
常见问题
为什么算顺流速度时要把水流速度加两次?逆流速度是 \(B - C\),顺流速度是 \(B + C\),两者相差 \(2C\)。所以:顺流速度 = 逆流速度 + 2 × 水流速度。
如果时间为零会怎样?时间必须大于零,否则逆流速度无法定义,计算器会把这类输入判为无效。
船速一定要大于水流速度吗?是的。船要想逆流前进,静水船速必须超过水流速度。由于你输入的是正的逆流距离和时间,这一条件会自动满足。