一个人走上一个静止的15m长的自动扶梯需要90s的时间。若站在开动的扶梯上他被带上去需时60s。试问如果人在移动的扶梯上走到顶端需要多少时间?并讨论一下这个时间是否与扶梯的长度有关呢?
假设扶梯的速度为$v$,人的速度为$u$,扶梯的长度为$L$,人在移动的扶梯上走到顶端需要的时间为$t$。
根据题意可得两个方程:
$$\frac{L}{v}=90s$$
$$\frac{L}{u+v}=60s$$
将第一个方程变形得到$v=\frac{L}{90s}$,代入第二个方程得到:
$$\frac{L}{u+\frac{L}{90s}}=60s$$
化简得到:
$$u=\frac{L}{900s-L}$$
代入$t=\frac{L}{u+v}$得到:
$$t=\frac{L}{\frac{L}{900s-L}+\frac{L}{90s}}=\frac{L}{\frac{L}{90s(10-L/90s)}+\frac{L}{90s}}=\frac{L}{10L/90s}=\frac{9s}{10}$$
因此,人在移动的扶梯上走到顶端需要的时间是$\frac{9}{10}$分钟,与扶梯的长度无关。这是因为扶梯的速度和人的速度都与扶梯的长度无关,只与时间有关。
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