Convertidor de Velocitat
De la Velocitat de Caminar a la Velocitat de la Llum: Dominant la Rapidesa i la Velocitat
Un mapa clar de les unitats de rapidesa a través del transport per carretera, l'aviació, la navegació nàutica, la ciència i els vols espacials. Apreneu com funciona el Mach, com convertir amb confiança i quan és millor cada unitat.
Fonaments de la Rapidesa
Distància sobre Temps
La rapidesa quantifica com de ràpid canvia la posició: v = distància/temps.
La velocitat inclou la direcció; l'ús quotidià sovint diu "rapidesa".
- Base del SI: m/s
- Visualització popular: km/h, mph
- Nusos al mar i en l'aviació
Mach i Règims
El Mach compara la rapidesa amb la velocitat local del so (varia amb la temperatura/altitud).
Els règims de vol (subsònic → hipersònic) guien el disseny i el rendiment de les aeronaus.
- Subsònic: Ma < 0.8
- Transsònic: ≈ 0.8–1.2
- Supersònic: > 1.2; Hipersònic: > 5
Convencions Nàutiques
La navegació utilitza la milla nàutica (1,852 m) i el nus (1 nmi/h).
Les distàncies i les rapideses s'alineen amb la latitud/longitud per a la cartografia.
- 1 nus = 1.852 km/h
- La milla nàutica està lligada a la geometria de la Terra
- Els nusos són estàndard en l'àmbit marítim i l'aviació
- Convertiu a través de m/s per a més claredat i precisió
- El Mach depèn de la temperatura/altitud (velocitat local del so)
- Utilitzeu nusos al mar/a l'aire; mph o km/h a les carreteres
Per Què Canvia el Mach
Temperatura i Altitud
El Mach utilitza la velocitat local del so, 'a', que depèn de la temperatura de l'aire.
A més altitud (aire més fred), 'a' és més baixa, de manera que la mateixa rapidesa en m/s és un Mach més alt.
- Nivell del mar (≈15°C): a ≈ 340 m/s
- 11 km (−56.5°C): a ≈ 295 m/s
- Mateixa velocitat veritable de l'aire → Mach més alt a més altitud
Regla General
Mach = TAS / a. Especifiqueu sempre les condicions en citar el Mach.
- TAS: velocitat veritable de l'aire (true airspeed)
- a: velocitat local del so (depèn de la temperatura)
Referència Ràpida
Senyals de Trànsit Comuns
Límits de velocitat típics (varia segons el país):
- Urbà: 30–60 km/h (20–40 mph)
- Rural: 80–100 km/h (50–62 mph)
- Autopista: 100–130 km/h (62–81 mph)
Velocitat de l'Aire vs Velocitat respecte a Terra
El vent canvia la velocitat respecte a terra però no la velocitat indicada de l'aire.
- El vent de cara redueix la GS; el vent de cua augmenta la GS
- L'IAS s'utilitza per al rendiment de l'aeronau
- Els nusos (kt) són comuns als informes
On Encaixa Cada Unitat
Carretera i Transport
Els senyals de trànsit utilitzen km/h (la majoria de països) o mph (EUA/Regne Unit).
- El km/h domina a nivell mundial
- L'mph és comú als EUA/Regne Unit
- El m/s és preferit en enginyeria
Aviació
Els pilots utilitzen nusos i Mach; la velocitat respecte a terra pot ser en kt o km/h.
- Velocitat indicada de l'aire vs velocitat veritable de l'aire
- Mach per a gran altitud
- kt és la unitat estàndard d'informe
Marítim
La navegació marítima utilitza nusos per a la rapidesa i milles nàutiques per a la distància.
- 1 nus = 1 nmi/h
- Els corrents i el vent afecten la velocitat respecte a terra
Ciència i Espai
La física i els vols espacials utilitzen m/s; els valors de referència inclouen la velocitat del so i la velocitat de la llum.
- c = 299,792,458 m/s
- Les velocitats orbitals varien amb l'altitud
- Règims supersònics/hipersònics
Règims de Rapidesa (Aire, Aprox. a Nivell del Mar)
| Règim | Rang de Mach | Context típic |
|---|---|---|
| Subsònic | < 0.8 | Avions de línia, creuer d'aviació general (economia) |
| Transsònic | ≈ 0.8 – 1.2 | Regió d'augment de la resistència; jets d'alta velocitat subsònica |
| Supersònic | > 1.2 | Concorde, caces supersònics |
| Hipersònic | > 5 | Vehicles de reentrada, naus experimentals |
Aplicacions a la Carretera i el Transport
La mesura de la rapidesa en automoció equilibra els requisits legals, la seguretat i les proves de rendiment a través de diferents estàndards regionals.
- **Límits de velocitat globals:** Urbà 30–60 km/h (20–37 mph); autopistes 80–130 km/h (50–81 mph); l'Autobahn d'Alemanya té trams sense restriccions
- **Punts de referència de rendiment:** L'acceleració 0–100 km/h (0–60 mph) és l'estàndard de la indústria; els supercotxes ho aconsegueixen en menys de 3 segons
- **Control de velocitat:** Els radars de velocitat mesuren la rapidesa utilitzant l'efecte Doppler; la precisió típica és de ±2 km/h (±1 mph)
- **Velocímetres GPS:** Més precisos que els velocímetres mecànics (que poden indicar un 5–10% més per marges de seguretat)
- **Circuits de curses:** Els cotxes de F1 arriben als 370 km/h (230 mph); les velocitats màximes estan limitades per les compensacions entre la resistència i la força aerodinàmica descendent
- **Vehicles elèctrics:** El parell motor instantani permet una acceleració 0–100 km/h més ràpida que els vehicles de combustió interna comparables, tot i tenir sovint velocitats màximes més baixes
Aplicacions en Aviació i Aeroespacial
La mesura de la rapidesa d'una aeronau distingeix entre la velocitat indicada de l'aire (IAS), la velocitat veritable de l'aire (TAS) i la velocitat respecte a terra (GS), que són crítiques per a la seguretat i la navegació.
- **IAS (Velocitat Indicada de l'Aire):** El que veu el pilot; basat en la pressió dinàmica. S'utilitza per als límits de rendiment de l'aeronau (velocitat de pèrdua, velocitat màxima)
- **TAS (Velocitat Veritable de l'Aire):** La rapidesa real a través de la massa d'aire; més alta que l'IAS a l'altitud a causa de la menor densitat de l'aire. TAS = IAS × √(ρ₀/ρ)
- **Velocitat respecte a Terra (GS):** La rapidesa sobre el terra; TAS ± vent. El vent de cua augmenta la GS; el vent de cara la disminueix. Crític per a la navegació i la planificació del combustible
- **Número de Mach:** El rendiment de l'aeronau canvia dràsticament a prop de Ma = 1 (regió transsònica); es formen ones de xoc, la resistència augmenta bruscament
- **Creuer d'avió de línia:** Típicament Ma 0.78–0.85 (eficiència òptima de combustible); equival a ≈850–900 km/h (530–560 mph) a l'altitud de creuer
- **Jets militars:** Velocitat màxima del F-15 Ma 2.5+ (2,655 km/h / 1,650 mph); l'SR-71 Blackbird va mantenir el rècord de Ma 3.3 (3,540 km/h / 2,200 mph)
- **Velocitats de reentrada:** El Transbordador Espacial entrava a l'atmosfera a Ma 25 (8,000 m/s, 28,000 km/h, 17,500 mph) — l'escalfament extrem requereix protecció tèrmica
Navegació Marítima i Nàutica
La mesura de la rapidesa marítima utilitza nusos i milles nàutiques, unitats lligades directament a la geometria de la Terra per a una navegació fluida en les cartes.
- **Per què milles nàutiques?** 1 milla nàutica = 1 minut de latitud = 1,852 metres exactament (per acord internacional de 1929). Fa que el traçat a les cartes sigui intuïtiu
- **Origen dels nusos:** Els mariners utilitzaven una 'corda de corredera' amb nusos lligats a intervals regulars. El nombre de nusos que passaven per la popa en un temps fix = rapidesa en nusos
- **Velocitats dels vaixells:** Els vaixells portacontenidors naveguen a 20–25 nusos (37–46 km/h); els creuers a 18–22 nusos; el vaixell de passatgers més ràpid (SS United States) va arribar als 38.32 nusos (71 km/h)
- **Efectes dels corrents:** El Corrent del Golf flueix a 2–5 nusos cap a l'est; els vaixells utilitzen o eviten els corrents per estalviar combustible i temps
- **Navegació a l'estima:** Navegar seguint la rapidesa i el rumb al llarg del temps. La precisió depèn de la mesura precisa de la rapidesa i la compensació dels corrents
- **Rapidesa a través de l'aigua vs rapidesa sobre el terra:** El GPS dóna la rapidesa sobre el terra; la corredera mesura la rapidesa a través de l'aigua. La diferència revela la força/direcció del corrent
Aplicacions Científiques i de Física
Les mesures científiques utilitzen m/s i velocitats de referència que defineixen règims físics, des del moviment molecular fins a les velocitats còsmiques.
- **Velocitat del so (aire, 20°C):** 343 m/s (1,235 km/h, 767 mph). Varia amb √T; augmenta ~0.6 m/s per °C. S'utilitza per definir el número de Mach
- **Velocitat del so (aigua):** ≈1,480 m/s (5,330 km/h) — 4.3 vegades més ràpid que a l'aire. El sonar i la detecció de submarins es basen en això
- **Velocitat del so (acer):** ≈5,960 m/s (21,460 km/h) — 17 vegades més ràpid que a l'aire. Les proves per ultrasons l'utilitzen per a la detecció de defectes
- **Velocitat d'escapament (Terra):** 11.2 km/s (40,320 km/h, 25,000 mph) — velocitat mínima per escapar de la gravetat de la Terra sense propulsió
- **Velocitat orbital (LEO):** ≈7.8 km/s (28,000 km/h, 17,500 mph) — velocitat orbital de l'Estació Espacial Internacional; equilibra la gravetat amb la força centrífuga
- **Rotació de la Terra:** L'equador es mou a 465 m/s (1,674 km/h, 1,040 mph) cap a l'est; utilitzat per coets que es llancen cap a l'est per a un impuls de velocitat
- **Velocitat de la llum (c):** 299,792,458 m/s exactament (per definició). Límit de velocitat universal; res amb massa pot arribar a c. La dilatació del temps es produeix a velocitats relativistes (>0.1c)
- **Acceleradors de partícules:** El Gran Col·lisionador d'Hadrons accelera protons fins a 0.9999999c (≈299,792,455 m/s) — l'energia augmenta dràsticament a prop de c
Unitats de Rapidesa Històriques i Culturals
- **Furlong per quinzena:** Unitat humorística = 1 furlong (⅓ de milla) per 14 dies ≈ 0.000166 m/s (0.6 m/h). S'utilitza en acudits de física i en les obres de Douglas Adams
- **Llegua per hora:** Velocitat de viatge medieval; 1 llegua ≈ 3 milles (4.8 km), així que 1 llegua/h ≈ 1.3 m/s (4.8 km/h) — ritme típic de caminar. Apareix a les novel·les de Jules Verne
- **Pas romà (passus):** La milla romana = 1,000 passos (≈1.48 km). Les legions en marxa cobrien 20–30 milles romanes/dia (30–45 km/dia, ≈1.5 m/s de mitjana)
- **Versta per hora (rus):** 1 versta = 1.0668 km; s'utilitzava a la Rússia del segle XIX. Les velocitats dels trens es citaven en verstes/hora (referències a Guerra i Pau)
- **Li per dia (xinès):** El li tradicional xinès ≈ 0.5 km; els viatges de llarga distància es mesuraven en li/dia. Caravanes de la Ruta de la Seda: 30–50 li/dia (15–25 km/dia)
- **Nus de l'Almirallat (abans de 1954):** Definició britànica de 6,080 peus/h = 1.85318 km/h (enfront de l'actual 1.852 km/h). La petita diferència causava errors de navegació; es va estandarditzar el 1954
Com Funcionen les Conversions
- m/s × 3.6 → km/h; m/s × 2.23694 → mph
- Arrodoniu de manera sensata per als informes de carretera/aviació
- Utilitzeu xifres significatives per al treball científic
Conversions Comuns
| Des de | A | Factor | Exemple |
|---|---|---|---|
| km/h | m/s | × 0.27778 (÷ 3.6) | 90 km/h = 25 m/s |
| m/s | km/h | × 3.6 | 20 m/s = 72 km/h |
| mph | km/h | × 1.60934 | 60 mph ≈ 96.56 km/h |
| km/h | mph | × 0.621371 | 100 km/h ≈ 62.14 mph |
| nus | km/h | × 1.852 | 20 nusos ≈ 37.04 km/h |
| ft/s | m/s | × 0.3048 | 100 ft/s ≈ 30.48 m/s |
Exemples Ràpids
Punts de Referència Quotidians
| Cosa | Rapidesa típica | Notes |
|---|---|---|
| Caminar | 4–6 km/h (1.1–1.7 m/s) | Ritme casual |
| Córrer | 10–15 km/h (2.8–4.2 m/s) | Recreatiu |
| Anar en bicicleta (ciutat) | 15–25 km/h | Desplaçament |
| Trànsit a la ciutat | 20–40 km/h | Hora punta |
| Autopista | 90–130 km/h | Per país |
| Tren d'alta velocitat | 250–320 km/h | Línies modernes |
| Avió de línia (creuer) | 800–900 km/h | Ma ≈ 0.78–0.85 |
| Guepard (esprint) | 80–120 km/h | Esclats curts |
Fets Sorprenents sobre la Rapidesa
0–100 vs 0–60
L'acceleració dels cotxes es cita com a 0–100 km/h o 0–60 mph — són gairebé el mateix punt de referència.
Per què nusos?
Els nusos provenen de comptar els nusos d'una corda al llarg del temps — un velocímetre primerenc dels mariners.
El so canvia
La velocitat del so no és constant — disminueix en aire més fred, de manera que el Mach canvia amb l'altitud.
Llamp vs velocitat de la llum
El traçador d'un llampec viatja a ~75,000 m/s (270,000 km/h) — impressionantment ràpid! Però la llum encara és 4,000 vegades més ràpida a 300,000 km/s. Per això veieu el llampec abans de sentir el tro: la llum us arriba gairebé a l'instant, el so triga ~3 segons per quilòmetre.
Furlongs per quinzena
Una unitat humorística estimada pels físics: 1 furlong (660 peus) per quinzena (14 dies) = 0.000166 m/s = 0.6 m/hora. A aquesta rapidesa, viatjaríeu 1 metre en 100 minuts. Perfecte per mesurar la deriva continental (que es mou a ≈1–10 cm/any)!
La Terra gira més ràpid que el so
L'equador de la Terra gira a 465 m/s (1,674 km/h, 1,040 mph) — més ràpid que la velocitat del so! La gent a l'equador es mou per l'espai a velocitats supersòniques sense sentir-ho. Per això els coets es llancen cap a l'est: un impuls de velocitat gratuït de 465 m/s!
Els satèl·lits GPS volen ràpid
Els satèl·lits GPS orbiten a ≈3,900 m/s (14,000 km/h, 8,700 mph). A aquesta rapidesa, la relativitat d'Einstein importa: els seus rellotges van 7 microsegons/dia MÉS LENTS (dilatació del temps per velocitat) però 45 µs/dia MÉS RÀPIDS (dilatació del temps gravitacional en un camp més feble). Net: +38 µs/dia — es requereixen correccions per a un posicionament precís!
Sonda Solar Parker: L'objecte humà més ràpid
La Sonda Solar Parker va assolir 163 km/s (586,800 km/h, 364,600 mph) durant la seva aproximació més propera al Sol el 2024 — prou ràpid per volar de Nova York a Tòquio en menys d'1 minut! Això és el 0.05% de la velocitat de la llum. Arribarà als 200 km/s (720,000 km/h) en futures passades.
Rècords i Extrems
| Rècord | Rapidesa | Notes |
|---|---|---|
| Humà més ràpid (Usain Bolt 100m) | ≈ 44.7 km/h (12.4 m/s) | Rapidesa màxima durant l'esprint |
| Rècord mundial de velocitat terrestre (ThrustSSC) | > 1,227 km/h | Cotxe supersònic (1997) |
| Tren més ràpid (prova) | 603 km/h | JR Maglev (Japó) |
| Aeronau més ràpida (tripulada) | > 3,500 km/h | X‑15 (avió coet) |
| Nau espacial més ràpida (Sonda Solar Parker) | > 600,000 km/h | Pas pel periheli |
Una Breu Història de la Mesura de la Rapidesa
- Segle XVIIS'utilitzava una corda de corredera amb nusos al mar per estimar la rapidesa
- Segle XXEls velocímetres dels automòbils esdevenen comuns
- 1947Primer vol supersònic (Bell X‑1)
- 1969Primer vol del Concorde (avió de línia supersònic)
- 1997El ThrustSSC trenca la barrera del so a terra
Consells Professionals
- Trieu la unitat per al vostre públic: km/h o mph per a carreteres; nusos per a l'aire/mar; m/s per a la ciència
- Convertiu a través de m/s per evitar la deriva de l'arrodoniment
- Citeu el Mach amb context (altitud/temperatura)
- Arrodoniu raonablement per a la llegibilitat (p. ex., 96.56 → 97 km/h)
Catàleg d'Unitats
Mètric (SI)
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| quilòmetre per hora | km/h | 0.277778 | Senyals de trànsit i especificacions de vehicles. |
| metre per segon | m/s | 1 | Unitat base del SI per a la rapidesa; ideal per al càlcul. |
| centímetre per segon | cm/s | 0.01 | Fluxos lents i entorns de laboratori. |
| quilòmetre per segon | km/s | 1,000 | Escales orbitals/astronòmiques. |
| micròmetre per segon | µm/s | 0.000001 | Moviment a microescala (µm/s). |
| mil·límetre per segon | mm/s | 0.001 | Moviment de precisió i actuadors. |
Imperial / US
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| peu per segon | ft/s | 0.3048 | Balística, esports, enginyeria. |
| milla per hora | mph | 0.44704 | Carreteres dels EUA/Regne Unit; automoció. |
| peu per hora | ft/h | 0.0000846667 | Deriva/sedimentació molt lenta. |
| peu per minut | ft/min | 0.00508 | Ascensors, cintes transportadores. |
| polzada per minut | in/min | 0.000423333 | Velocitats d'avanç en la fabricació. |
| polzada per segon | in/s | 0.0254 | Mecanitzat, petits mecanismes. |
| iarda per hora | yd/h | 0.000254 | Moviment molt lent. |
| iarda per minut | yd/min | 0.01524 | Cintes transportadores de baixa velocitat. |
| iarda per segon | yd/s | 0.9144 | Cronometratge en atletisme; històric. |
Nàutic
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| nus | kn | 0.514444 | 1 nmi/h; estàndard marítim i d'aviació. |
| nus d'almirallat | adm kn | 0.514773 | Definició històrica del nus al Regne Unit. |
| milla nàutica per hora | nmi/h | 0.514444 | Expressió formal del nus. |
| milla nàutica per segon | nmi/s | 1,852 | Extremadament ràpid (contextos teòrics). |
Científic / Physics
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| Mach (nivell del mar) | Ma | 340.29 | Mach (conv. a nivell del mar ≈ 340.29 m/s). |
| velocitat de la llum | c | 3.00e+8 | Velocitat de la llum en el buit. |
| velocitat orbital de la Terra | v⊕ | 29,780 | Velocitat orbital de la Terra al voltant del Sol ≈ 29.78 km/s. |
| primera velocitat còsmica | v₁ | 7,900 | Primera velocitat còsmica (orbital LEO) ≈ 7.9 km/s. |
| Mach (estratosfera) | Ma strat | 295.046 | Mach (estratosfera a ~11 km d'altitud, −56.5°C). |
| velocitat de la Via Làctia | v MW | 552,000 | Moviment de la Via Làctia ≈ 552 km/s (marc del CMB). |
| segona velocitat còsmica | v₂ | 11,200 | Segona velocitat còsmica (escapament de la Terra) ≈ 11.2 km/s. |
| velocitat del sistema solar | v☉ | 220,000 | Moviment del sistema solar ≈ 220 km/s (galàctic). |
| velocitat (balística) | v | 1 | Marcador de posició per a la rapidesa balística (sense unitat). |
| velocitat del so en l'aire | sound | 343 | Velocitat del so a l'aire ≈ 343 m/s (20°C). |
| velocitat del so en l'acer | sound steel | 5,960 | So a l'acer ≈ 5,960 m/s. |
| velocitat del so en l'aigua | sound H₂O | 1,481 | So a l'aigua ≈ 1,481 m/s (20°C). |
| tercera velocitat còsmica | v₃ | 16,700 | Tercera velocitat còsmica (escapament solar) ≈ 16.7 km/s. |
Aeroespacial
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| quilòmetre per minut | km/min | 16.6667 | Aviació/coeteria d'alta velocitat. |
| Mach (gran altitud) | Ma HA | 295.046 | Mach a gran altitud (menor 'a'). |
| milla per minut | mi/min | 26.8224 | Informes d'aeronaus d'alta velocitat. |
| milla per segon | mi/s | 1,609.34 | Velocitats extremes (meteors, coets). |
Històric / Cultural
| Unitat | Símbol | Metres per segon | Notes |
|---|---|---|---|
| furlong per quinzena | fur/fn | 0.00016631 | Unitat humorística; ≈ 0.0001663 m/s. |
| llegua per hora | lea/h | 1.34112 | Ús en la literatura històrica. |
| llegua per minut | lea/min | 80.4672 | Referència històrica d'alta velocitat. |
| pas romà per hora | pace/h | 0.000411111 | Pas romà/hora; històric. |
| versta per hora | verst/h | 0.296111 | Unitat històrica russa/europea. |
Preguntes Freqüents
Mach vs nusos vs mph — quin hauria d'utilitzar?
Utilitzeu nusos en aviació/marítim. Utilitzeu km/h o mph a les carreteres. Utilitzeu Mach per als embolcalls de vol a gran altitud/alta velocitat.
Per què el Mach no té un únic valor en m/s?
El Mach és relatiu a la velocitat local del so, que depèn de la temperatura i l'altitud. Mostrem aproximacions a nivell del mar quan és útil.
És millor m/s que km/h o mph?
Per als càlculs, sí (base del SI). Per a la comunicació, km/h o mph són més llegibles segons l'audiència i la localitat.
Com puc convertir km/h a mph?
Multipliqueu per 0.621371 (o dividiu per 1.60934). Exemple: 100 km/h × 0.621 = 62.1 mph. Regla ràpida: dividiu per 1.6.
Quina diferència hi ha entre rapidesa i velocitat?
La rapidesa és només la magnitud (com de ràpid). La velocitat inclou la direcció (vector). En l'ús quotidià, 'rapidesa' és comú per a ambdós conceptes.
Per què els vaixells i els avions utilitzen nusos?
Els nusos (milles nàutiques per hora) s'alineen amb els graus de latitud/longitud a les cartes. 1 milla nàutica = 1 minut de latitud = 1,852 metres.
Com de ràpida és la velocitat del so?
Aproximadament 343 m/s (1,235 km/h, 767 mph) a nivell del mar i 20°C. Varia amb la temperatura i l'altitud.
Què és Mach 1?
Mach 1 és la velocitat del so en les condicions locals de l'aire. A nivell del mar (15°C), Mach 1 ≈ 1,225 km/h (761 mph, 340 m/s).
Directori Complet d'Eines
Totes les 71 eines disponibles a UNITS