常在雨中跑，如何淋最少——帝都工程师专用

扫街

昨天帝都工程师在公司干了一天的活，终于熬到可以回宿舍了，结果出门发现下起了大雨，而这时你既没有带伞又没有人替你撑伞，在这样的情况下如何才能使自己淋到的雨量最少呢？
  T9 p0 @9 A. R有一种很自然的想法，那就是尽可能快的跑回宿舍。但是这样也不见得是最好的，因为在你拼命往前跑的时候，有很多本来落不到你身上的雨滴会被你迎面撞上。那么究竟怎样才能淋雨最少呢？奔跑速度和身体倾斜角度是两个最关键因素。

1 D0 Y$ ]" o) [, z5 O6 b为了简化计算，我们近似的认为人体是个长方体，长 a 宽 b 高 h。假设雨滴匀速下落，水平速度 vx（vx可正可负），竖直速度 vy。设跑步速度为 u（如图1）。在地面上看，雨滴也在动，人也在动，看起来并不直观，于是我们切换到人参考系。在人参考系中，人是静止的，而雨滴的速度变为：竖直方向 vy，水平方向 vx（如图2）。如此一来，人应该以怎样的角度跑就显而易见了：在人参考系内，尽量让自己的身体和雨下落方向保持平行就可以了（如图3）。因为这样的角度可以保证只有头顶受雨淋，身体的其他侧面不会迎面撞上雨以及被雨打上。
容易算出身体的倾角 α = arctan [ vy / (vx+u) ]。
% \1 T8 c$ W+ A  }( D1 F接下面来就要确定最优速度。假设人要走的总距离是一个定值，设为D，设在雨中被淋的时间为t，显然 t=D/u。再假设雨滴是均匀分布的，设其质量密度为 ρ。我们现在要计算落在你身上的雨水总质量 m。有哪些雨最终是落在你身上的了呢？从图3可以很清楚看出：以头顶（即长方体的顶面）为底面，高为 v’* t的那个长方体内的所有雨滴，就是落在你身上的所有雨滴。于是
/ R* @7 u5 }: r: J. ^$ T9 |m = ρV = ρab * v’* t
代入 v’的具体表达式：
# W" l- b7 K, G
所以：
$ R& T% [( I* K" V. V1 ]
6 ]8 F3 T! Y6 d/ ?5 Z6 a
( w8 @) ]1 v4 K于是我们剩下的任务便是求出上式的极小值。学过高数的人都知道用求导的方法就能算出来。具体细节这里就不写了，结论是：
" P: U1 V, A, e' @当vx ≥ 0 时，也就是迎着雨跑时，那么 m 随着 u 的增大是一直减小的，也就是说，跑得越快淋雨越少，当然前提是你得按照上面的身体倾角去跑。
当vx < 0 时，也就是雨从背后打来时，那么情况稍稍有些复杂，当 u = -vy&sup2; /vx-vx 的时候淋雨量最小。我们可以大概的估计一下 u 的值：假设 vy = 3 m/s，vx = -1 m/s，得出 u = 10 m/s。这已经是100米跑的速度了，一般人都是跑不到这么快的。当 vx 的绝对值更小一些的时候（通常情况下vx绝对值就是更小），u 的极小值将会更大。
: e& ^$ V; E0 J+ \, a于是可以得出最后的结论：在雨中无论什么情况，只要尽可能的快跑，身体角度就按照 α = arctan[ vy / (vx+u) ] 的角度倾斜，就可以使总淋雨量最小啦。

( w( W3 M& @5 b

人生豪迈-jx

考虑过这个问题，但是没这么仔细的算过，高{:soso_e179:}

复苏之风

没有考虑刮风的因素啊

射鹰人

3吧。不愧是高人

凰呀

能这么斜的应该只有迈克杰克逊吧

风追云

可以弄个系列，高数日常应用之XXX。{:soso_e100:}

tanghb712226

才人，无处不科学，LZ强人！！！顶一下

everfree

很有价值的研究课题，可以申请国家专项基金支持。
2 ^0 I1 g# n. @- E# T. {
帝都如今一下大雨就好像发生一场战争。

狂之伤

一场大雨教训了北京的地下排水。

zhongdong163

人才啊{:soso_e179:}