Автомобиль тормозит на прямолинейном участке дороги. Какое направление имеет вектор ускорения?

При равномерном торможении на прямой траектории вектор ускорения направлен противоположно вектору скорости (то есть «назад» относительно направления движения автомобиля).

Почему так: ускорение — это изменение скорости. Разложим ускорение на тангенциальную и нормальную составляющие:

• на прямолинейном участке кривизна нулевая, нормальная составляющая отсутствует;

• остаётся только тангенциальная $a_\tau=\frac{dv}{dt}$. При торможении $dv/dt<0$, значит вектор тангенциального ускорения направлен противоположно касательной к траектории, то есть противоположно скорости.

Иными словами, куда бы ни ехала машина (вперёд или назад), при нажатии на тормоз ускорение направлено в сторону, противоположную текущему направлению её скорости.