烟柱是竖直的,烟柱不同部分之间的相对水平速度是0.所以在任何惯性参考系中烟柱所有部分的水平运动速度都是相同的.而烟柱顶端受到空气阻力和风力的影响后,船带来的影响已经可以忽略,这时的速度一定等于风速.所以烟柱所有部分的速度都等于风速.而烟柱底端的烟的水平速度等于船速,所以船相对于地面的速度等于风速.
船相对于地面的速度等于船相对于水的速度V+水相对于地面的速度.所以
V+V水=V风
设风同V的夹角为a
沿着北方,水流速度贡献为0
Vcosa + 0= 4 -- (1)
沿着东西方向,风速没有分量,所以合成速度为0:
Vsina -3 =0 -- (2)
由1 2得 V = 5m/s ,tan(a)=3/4.角度a = tan^-1(3/4) = 37度
船相对于水流的速度是北偏西,同向北的风速的夹角a为37度,相对速度大小为5m/s.