在加速直线行驶的火车车厢里,面朝火车前进的方向坐着一位乘客,他发现自己正上方顶棚上有一滴小水滴正要下落,这滴水将滴在哪里?

Question

在加速直线行驶的火车车厢里,面朝火车前进的方向坐着一位乘客,他发现自己正上方顶棚上有一滴小水滴正要下落,这滴水将滴在哪里?

Answer 1

如果是脑筋急转弯,这滴水将落在车厢里.
如果是物理题
我们设定水滴从顶棚落下到指定高度的时间为“t”,水滴落下瞬间火车的行驶速度为v0,火车加速度为a
1.相同时间内人发生的位移：由于火车是加速直线行驶,即乘客也是加速直线运动状态,那么在t的时间里面,乘客发生水平位移s1为
s1= v0*t + a*t²/2
2.相同时间内水滴发生的水平方向上的位移：在水滴从头顶的水滴在落下离开车顶的瞬间由于贯性将保持火车当时的速度继续前进并下落形成抛物线轨迹,由于问题是水滴将滴在哪里,按中文常理理解这问题应该是问将滴在乘客的前方或者是乘客正头顶或者是乘客后方（严格意义上讲,这个题目的问不够严谨）,那么在同样t的时间里面,水滴发生的水平位移s2为
s2=v0*t
由上得知,s1将一定大于s2
但是,由于问题的不严谨,以下几种答案将出现：
1.如果这只是一般的题目,答案现在已经揭晓,水滴将会滴在乘客后方（不考虑乘客头顶的面积将乘客作为一个点来计算）.
2.水滴将会滴在乘客头上（考虑乘客头顶面积因素,考虑车顶棚距离实际落下点的距离因素,如果距离够短,落下的时间将会很小,乘客加速度所产生的更多的位移将无法超越乘客头顶面积）,水滴将还是滴在乘客头上.其实这点在日常生活中是常见的,因为本来距离就很短,水滴落下的时间非常小,s2-s1将无法大于头顶的直径.
综上,此题严谨的正确答案应为：水滴将滴在水滴下落点正下方的后方（前方为火车行驶方向）.