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Arithmetic · real student question

用量纲分析把 92 英尺/分钟换算成米/秒。

Question

用量纲分析把

92 ftmin92\ \frac{\text{ft}}{\text{min}}

换算成米每秒。

Step-by-step solution

  1. 先列出需要的两个换算系数。 这个量分子上是长度单位、分母上是时间单位,所以两者都得换掉:

    1 ft=0.3048 m(按定义是精确值),1 min=60 s.1\ \text{ft}=0.3048\ \text{m}\qquad\text{(按定义是精确值)},\qquad 1\ \text{min}=60\ \text{s}.

  2. 把每个系数写成等于 11 的分数,方向要让不想要的单位被约掉。 英尺要从分子上约掉,分钟要从分母上约掉:

    92 ftmin×0.3048 m1 ft×1 min60 s.92\ \frac{\cancel{\text{ft}}}{\cancel{\text{min}}}\times\frac{0.3048\ \text{m}}{1\ \cancel{\text{ft}}}\times\frac{1\ \cancel{\text{min}}}{60\ \text{s}}.

    靠单位能不能约掉来决定分数的方向,而不是靠猜该乘还是该除——这正是量纲分析的全部意义。

  3. 先把分子乘起来。

    92×0.3048=28.0416 每分钟多少米.92\times 0.3048=28.0416\ \text{每分钟多少米}.

    这个中间结果本身就是一个合法的 m/min 答案,留着当检查点很有用。

  4. 再除以一分钟里的 60 秒。

    28.041660=0.46736 ms.\frac{28.0416}{60}=0.46736\ \frac{\text{m}}{\text{s}}.

  5. 估一下量级检验。 一米约合 3.283.28 英尺,所以 9292 ft/min 大约是 2828 m/min,再除以 6060,结果应该略小于半米每秒——确实如此。反过来验算:0.46736×60/0.3048=92.0000.46736\times 60/0.3048=92.000 ft/min,正好对上。

Answer

92 ft/min=0.46736 m/s92\ \text{ft/min}=0.46736\ \text{m/s}

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