一辆自行车从点 AA 由静止出发,沿直线运动,直到在点 BB 停止。在运动过程中,其速度 vv m/s 为 v=12t−32t2v = 12t - \frac{3}{2}t^2,其中 tt 是离开 AA 后的时间(秒)。

  1. (a)

    求该自行车从 AA 到 BB 所用的时间。

  2. (b)

    求距离 ABAB。

  3. (c)

    求当 t=5t = 5 时自行车的加速度。

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完整解法

9(a)

1. Set velocity to zero to find when the cyclist comes to rest

At point BB, the cyclist comes to rest, so v=0v = 0.
12t−32t2=012t - \frac{3}{2}t^2 = 0

2. Solve the quadratic equation for $t$

t(12−32t)=0t\left(12 - \frac{3}{2}t\right) = 0
t=0t = 0 (at point AA) or 12−32t=012 - \frac{3}{2}t = 0
32t=12\frac{3}{2}t = 12
t=8t = 8

答案

88 s

9(b)

1. Find the time when the cyclist reaches point $B$ (from part a)

At point BB, the cyclist comes to a rest, so v=0v = 0.
12t−32t2=012t - \frac{3}{2}t^2 = 0
t(12−32t)=0t\left(12 - \frac{3}{2}t\right) = 0
Since t>0t > 0 at BB, t=8t = 8.

2. Set up the definite integral to find the distance

Distance AB=∫08v dtAB = \int_{0}^{8} v \, dt
=∫08(12t−32t2)dt= \int_{0}^{8} \left(12t - \frac{3}{2}t^2\right) dt

3. Evaluate the definite integral

AB=[6t2−12t3]08AB = \left[ 6t^2 - \frac{1}{2}t^3 \right]_{0}^{8}
=(6(8)2−12(8)3)−(0)= \left( 6(8)^2 - \frac{1}{2}(8)^3 \right) - (0)
=6(64)−12(512)= 6(64) - \frac{1}{2}(512)
=384−256=128= 384 - 256 = 128

答案

128 m128\text{ m}

9(c)

1. Find the expression for acceleration by differentiating velocity with respect to time

a=dvdta = \frac{dv}{dt}
a=ddt(12t−32t2)a = \frac{d}{dt}\left(12t - \frac{3}{2}t^2\right)
a=12−3ta = 12 - 3t

2. Substitute $t = 5$ to find the acceleration

When t=5t = 5,
a=12−3(5)a = 12 - 3(5)
a=12−15a = 12 - 15
a=−3a = -3

答案

−3 m/s2-3\text{ m/s}^2

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