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Arithmetic · real student question

用因次分析把 92 英尺每分鐘換算成公尺每秒。

Question

用因次分析把

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

換算成公尺每秒。

Step-by-step solution

  1. 先列出需要的兩個換算因子。 這個量的分子是長度單位、分母是時間單位,所以兩者都得換掉:

    1 ft=0.3048 m(依定義為精確值),1 min=60 s.1\ \text{ft}=0.3048\ \text{m}\qquad\text{(依定義為精確值)},\qquad 1\ \text{min}=60\ \text{s}.

  2. 把每個因子寫成等於 11 的分數,方向要讓不想要的單位被約掉。 英尺要從分子約掉,分鐘要從分母約掉:

    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}}.

    靠單位能不能約掉來決定分數的方向,而不是靠猜該乘還是該除 —— 這正是因次分析的全部用意。

  3. 先把分子乘起來。

    92×0.3048=28.0416 公尺每分鐘.92\times 0.3048=28.0416\ \text{公尺每分鐘}.

    這個中間值本身就是一個合格的 m/min 答案,留著當檢查點很有用。

  4. 再除以一分鐘裡的 60 秒。

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

  5. 估一下量級檢驗。 一公尺大約是 3.283.28 英尺,所以 9292 ft/min 大約是 2828 m/min,再除以 6060,結果應該略小於半公尺每秒 —— 確實如此。反過來驗算:0.46736×60/0.3048=92.0000.46736\times 60/0.3048=92.000 ft/min,剛好對上。

Answer

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

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