一个质点在直线上运动,其速度 vv m/s 由 v=t2−4t+3v = t^2 - 4t + 3 给出,其中 tt 是通过固定点 OO 后的时间(以秒为单位)。

  1. (a)

    求当 t=1t = 1 时质点的加速度。

  2. (b)

    求质点瞬时静止时 tt 的值。

  3. (c)

    求质点静止瞬间的位移。

  4. (d)

    求质点在前 4 秒内的平均速率。

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完整解法

10(a)

1. Find the expression for acceleration by differentiating the velocity function

a=dvdta = \frac{dv}{dt}
a=ddt(t2−4t+3)a = \frac{d}{dt}(t^2 - 4t + 3)
a=2t−4a = 2t - 4

2. Substitute $t = 1$ to find the acceleration

When t=1t = 1,
a=2(1)−4a = 2(1) - 4
a=−2a = -2

答案

−2 m/s2-2\text{ m/s}^2

10(b)

1. Set velocity to zero for instantaneous rest

v=0v = 0
t2−4t+3=0t^2 - 4t + 3 = 0

2. Solve the quadratic equation for $t$

(t−1)(t−3)=0(t - 1)(t - 3) = 0
t=1 or t=3t = 1 \text{ or } t = 3

答案

t=1t = 1 or t=3t = 3

10(c)

1. Find the expression for displacement by integrating velocity

s=∫v dts = \int v \, dt
s=∫(t2−4t+3) dts = \int (t^2 - 4t + 3) \, dt
s=t33−2t2+3t+cs = \frac{t^3}{3} - 2t^2 + 3t + c

2. Determine the constant of integration

Since the particle passes a fixed point OO at t=0t = 0, s=0s = 0 when t=0t = 0.
0=033−2(0)2+3(0)+c  ⟹  c=00 = \frac{0^3}{3} - 2(0)^2 + 3(0) + c \implies c = 0
s=t33−2t2+3ts = \frac{t^3}{3} - 2t^2 + 3t

3. Calculate the displacements at the times when the particle is at rest

From part (b), the particle is at rest when t=1t = 1 and t=3t = 3.
When t=1t = 1:
s=133−2(1)2+3(1)=13−2+3=43 ms = \frac{1^3}{3} - 2(1)^2 + 3(1) = \frac{1}{3} - 2 + 3 = \frac{4}{3} \text{ m}
When t=3t = 3:
s=333−2(3)2+3(3)=9−18+9=0 ms = \frac{3^3}{3} - 2(3)^2 + 3(3) = 9 - 18 + 9 = 0 \text{ m}

答案

43\frac{4}{3} m and 00 m

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