一个质点 P 在距离定点 O 处 3 m 的位移处开始沿直线运动,初始速度为 8 m/s。质点在运动 秒后的速度 m/s 由 给出。
- (a)
求 的值。
- (b)
求质点的初始加速度。
- (c)
通过写出相关的计算步骤并进行解释,证明质点在第 3 秒内改变了其运动方向。
- (d)
求 时 P 离 O 的位移。
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完整解法
6(a)
1. Substitute the initial conditions into the velocity equation
At , .
2. Evaluate the trigonometric functions and solve for $c$
6(b)
1. Differentiate the velocity function to find the acceleration function
2. Substitute $t = 0$ to find the initial acceleration
6(c)
1. State the velocity function using the value of $c$ found in part (a)
From part (a), , so the velocity function is:
2. Calculate the velocity at the start and end of the 3rd second ($t=2$ and $t=3$)
The 3rd second corresponds to the time interval .
At :
At :
3. Conclude that the change in sign of velocity implies a change in direction
Since and , the velocity changes from positive to negative between and . Therefore, the particle changed its direction of motion during the 3rd second.
Since and , the velocity changes sign, indicating a change in direction during the 3rd second.
6(d)
1. Integrate the velocity function to find the general expression for displacement
From part (a), , so .
Let be the displacement.
2. Use the initial condition to find the constant of integration
Given that at , :
So, .
3. Calculate the displacement at $t = 6$
Substitute into the displacement equation (ensure calculator is in radian mode):
m
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