问题:一辆汽车以60公里/小时的速度行驶,经过一个长为100米的直线路段。求汽车在这段路程中的平均加速度。
解法:首先,我们需要将速度单位转换为米/秒,即60公里/小时 = 16.67米/秒。然后,我们可以使用微积分中的加速度公式来计算平均加速度。
加速度a = (末速度v - 初速度u) / 时间t
由于这个问题中只给出了速度和距离,我们需要使用另一个公式来计算时间t。
距离s = 初速度u × 时间t + 0.5 × 加速度a × 时间t²
将初速度u设为0,距离s设为100米,代入已知数据得到:
100 = 0.5 × a × t²
解出时间t:
t = √(200/a)
将时间t代入加速度公式中,得到:
a = (v - u) / t = v / (√(200/a))
化简得到:
a² = 200v² / s²
解出平均加速度a:
a = √(200v² / s²) ≈ 2.31米/秒²
因此,这辆汽车在100米路程中的平均加速度约为2.31米/秒²。