速度コンバーター
歩行速度から光速まで:速さと速度をマスターする
道路輸送、航空、航海、科学、宇宙飛行における速度単位の明確なマップ。マッハの仕組み、自信を持って変換する方法、そして各単位が最適な場面を学びましょう。
速さの基礎
時間に対する距離
速さは位置がどれだけ速く変化するかを定量化します:v = 距離/時間。
速度には方向が含まれます。日常的な使用ではしばしば「速さ」と言われます。
- SI基本単位:m/s
- 一般的な表示:km/h、mph
- 海上および航空でのノット
マッハと領域
マッハは速さを局所的な音速と比較します(温度/高度によって変化します)。
飛行領域(亜音速→極超音速)は航空機の設計と性能を導きます。
- 亜音速:Ma < 0.8
- 遷音速:≈ 0.8–1.2
- 超音速:> 1.2;極超音速:> 5
航海の慣習
航海では海里(1,852 m)とノット(1 nmi/h)を使用します。
距離と速さは海図作成のために緯度/経度と整合しています。
- 1ノット = 1.852 km/h
- 海里は地球の幾何学に関連しています
- ノットは海上および航空で標準です
- 明確さと正確さのためにm/sを介して変換する
- マッハは温度/高度(局所的な音速)に依存する
- 海上/空中ではノットを使用し、道路ではmphまたはkm/hを使用する
なぜマッハは変化するのか
温度と高度
マッハは気温に依存する局所的な音速「a」を使用します。
高高度(低温の空気)では「a」は低くなるため、同じm/sでもマッハ数は高くなります。
- 海面レベル(約15°C):a ≈ 340 m/s
- 11 km(-56.5°C):a ≈ 295 m/s
- 同じ真対気速度 → 高度が高いほどマッハ数が高い
経験則
マッハ = TAS / a。マッハを引用する際は常に条件を明記してください。
- TAS:真対気速度(true airspeed)
- a:局所的な音速(温度に依存)
クイックリファレンス
一般的な道路標識
典型的な制限速度(国によって異なる):
- 市街地:30–60 km/h(20–40 mph)
- 郊外:80–100 km/h(50–62 mph)
- 高速道路:100–130 km/h(62–81 mph)
対気速度 vs 対地速度
風は対地速度を変えますが、指示対気速度は変えません。
- 向かい風はGSを下げ、追い風はGSを上げる
- IASは航空機の性能に使用される
- 報告ではノット(kt)が一般的
各単位が適合する場所
道路と交通
道路標識ではkm/h(ほとんどの国)またはmph(米国/英国)が使用されます。
- km/hは世界的に主流
- mphは米国/英国で一般的
- m/sは工学分野で好まれる
航空
パイロットはノットとマッハを使用します。対地速度はktまたはkm/hで表されることがあります。
- 指示対気速度 vs 真対気速度
- 高高度でのマッハ
- ktは標準的な報告単位
海上
海上では速さにノット、距離に海里を使用します。
- 1ノット = 1海里/時
- 海流や風は対地速度に影響を与える
科学と宇宙
物理学や宇宙飛行ではm/sが使用されます。基準値には音速や光速が含まれます。
- c = 299,792,458 m/s
- 軌道速度は高度によって変化する
- 超音速/極超音速領域
速度領域(空気、海面レベル付近)
| 領域 | マッハ範囲 | 典型的な文脈 |
|---|---|---|
| 亜音速 | < 0.8 | 旅客機、一般航空の巡航(経済性) |
| 遷音速 | ≈ 0.8 – 1.2 | 抵抗増加領域;高亜音速ジェット機 |
| 超音速 | > 1.2 | コンコルド、超音速戦闘機 |
| 極超音速 | > 5 | 再突入体、実験機 |
道路と交通の応用
自動車の速度測定は、法規制、安全性、性能試験をさまざまな地域基準でバランスさせています。
- **世界的な速度制限:** 市街地30–60 km/h(20–37 mph);高速道路80–130 km/h(50–81 mph);ドイツのアウトバーンには無制限区間がある
- **性能ベンチマーク:** 0–100 km/h(0–60 mph)加速は業界標準。スーパーカーはこれを3秒未満で達成する
- **速度取締り:** レーダーガンはドップラー効果を利用して速度を測定。一般的な精度は±2 km/h(±1 mph)
- **GPS速度計:** 機械式速度計よりも正確(安全マージンのため5–10%高く表示することがある)
- **レースサーキット:** F1カーは370 km/h(230 mph)に達する。最高速度は抗力とダウンフォースのトレードオフによって制限される
- **電気自動車:** 瞬時のトルクにより、同等のICE車よりも速い0–100 km/h加速が可能だが、最高速度はしばしば低い
航空と航空宇宙の応用
航空機の速度測定は、指示対気速度(IAS)、真対気速度(TAS)、対地速度(GS)を区別します。これらは安全性と航法にとって重要です。
- **IAS(指示対気速度):** パイロットが見る速度。動圧に基づく。航空機の性能限界(失速速度、最高速度)に使用される
- **TAS(真対気速度):** 気団を通過する実際の速さ。空気密度が低いため、高高度ではIASよりも高い。TAS = IAS × √(ρ₀/ρ)
- **対地速度(GS):** 地面に対する速さ。TAS ± 風。追い風はGSを増加させ、向かい風は減少させる。航法と燃料計画にとって重要
- **マッハ数:** 航空機の性能はマッハ=1(遷音速域)付近で劇的に変化する。衝撃波が形成され、抗力が急激に増加する
- **旅客機の巡航速度:** 通常マッハ0.78–0.85(最適な燃料効率)。巡航高度で約850–900 km/h(530–560 mph)に相当する
- **軍用機:** F-15の最高速度はマッハ2.5以上(2,655 km/h / 1,650 mph)。SR-71ブラックバードはマッハ3.3(3,540 km/h / 2,200 mph)の記録を保持していた
- **再突入速度:** スペースシャトルはマッハ25(8,000 m/s、28,000 km/h、17,500 mph)で大気圏に突入した。極度の加熱には熱防護が必要
海上と航海のナビゲーション
海上の速度測定では、ノットと海里が使用されます。これらは、海図上でのスムーズな航法のために地球の幾何学に直接結びついた単位です。
- **なぜ海里か?** 1海里 = 緯度1分 = 正確に1,852メートル(1929年の国際協定による)。これにより、海図上の作図が直感的になる
- **ノットの起源:** 船員は、一定間隔で結び目をつけた「ログライン」を使用した。一定時間内に船尾を通過する結び目の数 = ノット単位の速さ
- **船の速さ:** コンテナ船は20–25ノット(37–46 km/h)で航行。クルーズ船は18–22ノット。最速の客船(SSユナイテッド・ステーツ)は38.32ノット(71 km/h)に達した
- **海流の影響:** メキシコ湾流は東向きに2–5ノットで流れる。船は燃料と時間を節約するために海流を利用したり避けたりする
- **推測航法:** 時間の経過とともに速さと方位を追跡して航行する。精度は正確な速度測定と海流の補正に依存する
- **対水速度 vs 対地速度:** GPSは対地速度を示す。ログは対水速度を測定する。その差が海流の強さ/方向を明らかにする
科学と物理学の応用
科学的な測定では、m/sと、分子運動から宇宙速度まで、物理的な領域を定義する基準速度が使用されます。
- **音速(空気、20°C):** 343 m/s(1,235 km/h、767 mph)。√Tに比例して変化し、1°Cあたり約0.6 m/s増加する。マッハ数の定義に使用される
- **音速(水):** 約1,480 m/s(5,330 km/h) — 空気中の4.3倍。ソナーや潜水艦探知はこれに依存している
- **音速(鋼):** 約5,960 m/s(21,460 km/h) — 空気中の17倍。超音波探傷検査はこれを欠陥検出に使用する
- **脱出速度(地球):** 11.2 km/s(40,320 km/h、25,000 mph) — 推進力なしで地球の重力から脱出するための最低速度
- **軌道速度(LEO):** 約7.8 km/s(28,000 km/h、17,500 mph) — ISSの軌道速度。重力と遠心力を釣り合わせる
- **地球の自転:** 赤道は東向きに465 m/s(1,674 km/h、1,040 mph)で移動。東向きに打ち上げられるロケットが速度を稼ぐために利用する
- **光速(c):** 正確に299,792,458 m/s(定義による)。普遍的な速度限界。質量を持つものはcに到達できない。相対論的な速度(>0.1c)では時間の遅れが発生する
- **粒子加速器:** 大型ハドロン衝突型加速器は陽子を0.9999999c(約299,792,455 m/s)まで加速させる。エネルギーはcに近づくにつれて劇的に増加する
歴史的・文化的な速度単位
- **ファーロング/フォートナイト:** ユーモラスな単位 = 1ファーロング(1/3マイル)/14日 ≈ 0.000166 m/s(0.6 m/h)。物理学のジョークやダグラス・アダムスの作品で使用される
- **リーグ/時:** 中世の移動速度。1リーグ ≈ 3マイル(4.8 km)、したがって1リーグ/時 ≈ 1.3 m/s(4.8 km/h) — 一般的な歩行ペース。ジュール・ヴェルヌの小説に登場する
- **ローマの歩幅(passus):** ローマ・マイル = 1,000歩(約1.48 km)。行進する軍団は1日に20–30ローマ・マイル(30–45 km/日、平均約1.5 m/s)をカバーした
- **ヴェルスタ/時(ロシア):** 1ヴェルスタ = 1.0668 km。19世紀のロシアで使用された。列車の速度はヴェルスタ/時で引用された(『戦争と平和』に言及あり)
- **里/日(中国):** 中国の伝統的な里 ≈ 0.5 km。長距離の移動は里/日で測定された。シルクロードの隊商:30–50里/日(15–25 km/日)
- **海軍ノット(1954年以前):** 英国の定義では6,080フィート/時 = 1.85318 km/h(現代の1.852 km/hに対して)。わずかな違いが航法誤差を引き起こし、1954年に標準化された
変換の仕組み
- m/s × 3.6 → km/h;m/s × 2.23694 → mph
- 道路/航空の報告では適切に丸める
- 科学的な作業では有効数字を使用する
一般的な変換
| 変換元 | 変換先 | 係数 | 例 |
|---|---|---|---|
| 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 |
| ノット | km/h | × 1.852 | 20ノット ≈ 37.04 km/h |
| ft/s | m/s | × 0.3048 | 100 ft/s ≈ 30.48 m/s |
簡単な例
日常のベンチマーク
| もの | 典型的な速さ | 注記 |
|---|---|---|
| 歩行 | 4–6 km/h (1.1–1.7 m/s) | 普通のペース |
| ランニング | 10–15 km/h (2.8–4.2 m/s) | レクリエーション |
| サイクリング(市街地) | 15–25 km/h | 通勤 |
| 市街地の交通 | 20–40 km/h | ラッシュアワー |
| 高速道路 | 90–130 km/h | 国による |
| 高速鉄道 | 250–320 km/h | 現代の路線 |
| 旅客機(巡航) | 800–900 km/h | マッハ ≈ 0.78–0.85 |
| チーター(スプリント) | 80–120 km/h | 短時間のダッシュ |
驚くべき速さの事実
0–100 vs 0–60
車の加速は0–100 km/hまたは0–60 mphで示されます — これらはほぼ同じベンチマークです。
なぜノット?
ノットは、時間をかけてロープの結び目を数えることから生まれました — 船乗りの初期の速度計です。
音は変化する
音速は一定ではありません — 冷たい空気中では低下するため、マッハは高度によって変化します。
雷 vs 光速
雷の先行放電は約75,000 m/s(270,000 km/h)で進みます — 驚くほど速い!しかし、光はそれでも300,000 km/sで4,000倍も速いのです。だから雷鳴を聞く前に稲妻が見えるのです。光はほぼ瞬時に届きますが、音は1キロメートルあたり約3秒かかります。
ファーロング/フォートナイト
物理学者が愛するユーモラスな単位:1ファーロング(660フィート)/フォートナイト(14日)= 0.000166 m/s = 0.6 m/時。この速さでは、1メートル進むのに100分かかります。大陸移動(年間約1〜10 cm)を測定するのに最適です!
地球は音より速く回転している
地球の赤道は465 m/s(1,674 km/h、1,040 mph)で回転しています — 音速よりも速い!赤道にいる人々は、それを感じることなく超音速で宇宙を移動しています。だからロケットは東向きに打ち上げられるのです:無料の465 m/sの速度ブースト!
GPS衛星は高速で飛んでいる
GPS衛星は約3,900 m/s(14,000 km/h、8,700 mph)で周回しています。この速さでは、アインシュタインの相対性理論が重要になります。彼らの時計は1日に7マイクロ秒遅く進み(速度による時間の遅れ)、1日に45マイクロ秒速く進みます(弱い重力場での重力による時間の遅れ)。正味:+38 µs/日 — 正確な測位には補正が必要です!
パーカー・ソーラー・プローブ:最速の人工物
パーカー・ソーラー・プローブは、2024年の太陽への最接近時に163 km/s(586,800 km/h、364,600 mph)に達しました — ニューヨークから東京まで1分未満で飛べる速さです!これは光速の0.05%です。将来の通過では200 km/s(720,000 km/h)に達するでしょう。
記録と極限
| 記録 | 速さ | 注記 |
|---|---|---|
| 最速の人間(ウサイン・ボルト 100m) | 約44.7 km/h(12.4 m/s) | スプリント中の最高速度 |
| 陸上速度記録(ThrustSSC) | > 1,227 km/h | 超音速車(1997) |
| 最速の列車(試験) | 603 km/h | JRリニア(日本) |
| 最速の航空機(有人) | > 3,500 km/h | X-15(ロケットプレーン) |
| 最速の宇宙船(パーカー・ソーラー・プローブ) | > 600,000 km/h | 近日点通過 |
速度測定の簡単な歴史
- 1600年代海上で速さを推定するために結び目のあるログラインが使用された
- 1900年代自動車の速度計が一般的になる
- 1947初の超音速飛行(ベルX-1)
- 1969コンコルドの初飛行(超音速旅客機)
- 1997ThrustSSCが陸上で音速の壁を破る
プロのヒント
- 対象読者に合わせて単位を選ぶ:道路はkm/hかmph、空/海はノット、科学はm/s
- 丸め誤差を避けるためにm/s経由で変換する
- マッハは文脈(高度/温度)と共に引用する
- 読みやすさのために適切に丸める(例:96.56 → 97 km/h)
単位カタログ
メトリック (SI)
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| キロメートル毎時 | km/h | 0.277778 | 道路標識や車両の仕様。 |
| メートル毎秒 | m/s | 1 | 速さのSI基本単位。計算に最適。 |
| センチメートル毎秒 | cm/s | 0.01 | 遅い流れや実験室での設定。 |
| キロメートル毎秒 | km/s | 1,000 | 軌道/天文学的なスケール。 |
| マイクロメートル毎秒 | µm/s | 0.000001 | マイクロスケールの動き(µm/s)。 |
| ミリメートル毎秒 | mm/s | 0.001 | 精密な動きやアクチュエータ。 |
インペリアル / US
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| フィート毎秒 | ft/s | 0.3048 | 弾道学、スポーツ、工学。 |
| マイル毎時 | mph | 0.44704 | 米国/英国の道路。自動車。 |
| フィート毎時 | ft/h | 0.0000846667 | 非常に遅いドリフト/沈降。 |
| フィート毎分 | ft/min | 0.00508 | エレベーター、コンベア。 |
| インチ毎分 | in/min | 0.000423333 | 製造業の送り速度。 |
| インチ毎秒 | in/s | 0.0254 | 機械加工、小型メカニズム。 |
| ヤード毎時 | yd/h | 0.000254 | 非常に遅い動き。 |
| ヤード毎分 | yd/min | 0.01524 | 低速コンベア。 |
| ヤード毎秒 | yd/s | 0.9144 | 陸上競技の計時。歴史的。 |
航海
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| ノット | kn | 0.514444 | 1海里/時。海上および航空の標準。 |
| アドミラルティノット | adm kn | 0.514773 | ノットの歴史的な英国の定義。 |
| 海里毎時 | nmi/h | 0.514444 | ノットの正式な表現。 |
| 海里毎秒 | nmi/s | 1,852 | 非常に速い(理論的な文脈)。 |
科学 / Physics
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| マッハ (海面) | Ma | 340.29 | マッハ(海面換算 ≈ 340.29 m/s)。 |
| 光速 | c | 3.00e+8 | 真空中の光速。 |
| 地球の軌道速度 | v⊕ | 29,780 | 太陽の周りの地球の公転速度 ≈ 29.78 km/s。 |
| 第一宇宙速度 | v₁ | 7,900 | 第一宇宙速度(LEO軌道) ≈ 7.9 km/s。 |
| マッハ (成層圏) | Ma strat | 295.046 | マッハ(成層圏、高度約11 km、-56.5°C)。 |
| 天の川の速度 | v MW | 552,000 | 天の川銀河の運動 ≈ 552 km/s(CMBフレーム)。 |
| 第二宇宙速度 | v₂ | 11,200 | 第二宇宙速度(地球脱出) ≈ 11.2 km/s。 |
| 太陽系の速度 | v☉ | 220,000 | 太陽系の運動 ≈ 220 km/s(銀河系)。 |
| 速度 (弾道学) | v | 1 | 弾道速度のプレースホルダー(単位なし)。 |
| 空気中の音速 | sound | 343 | 空気中の音速 ≈ 343 m/s(20°C)。 |
| 鋼中の音速 | sound steel | 5,960 | 鋼中の音 ≈ 5,960 m/s。 |
| 水中の音速 | sound H₂O | 1,481 | 水中の音 ≈ 1,481 m/s(20°C)。 |
| 第三宇宙速度 | v₃ | 16,700 | 第三宇宙速度(太陽系脱出) ≈ 16.7 km/s。 |
航空宇宙
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| キロメートル毎分 | km/min | 16.6667 | 高速航空/ロケット工学。 |
| マッハ (高高度) | Ma HA | 295.046 | 高高度でのマッハ(低いa)。 |
| マイル毎分 | mi/min | 26.8224 | 高速航空機の報告。 |
| マイル毎秒 | mi/s | 1,609.34 | 極端な速度(流星、ロケット)。 |
歴史的 / Cultural
| 単位 | 記号 | メートル毎秒 | 注記 |
|---|---|---|---|
| ハロン/2週間 | fur/fn | 0.00016631 | ユーモラスな単位。≈ 0.0001663 m/s。 |
| リーグ/時 | lea/h | 1.34112 | 歴史文学での使用。 |
| リーグ/分 | lea/min | 80.4672 | 歴史的な高速の参照。 |
| ローマのペース/時 | pace/h | 0.000411111 | ローマの歩幅/時。歴史的。 |
| ベルスタ/時 | verst/h | 0.296111 | ロシア/ヨーロッパの歴史的な単位。 |
よくある質問
マッハ、ノット、mph — どれを使うべきですか?
航空/海上ではノットを使用します。道路ではkm/hまたはmphを使用します。高高度/高速飛行のエンベロープにはマッハを使用します。
なぜマッハには単一のm/s値がないのですか?
マッハは局所的な音速に相対的であり、これは温度と高度に依存します。役立つ場合は海面レベルの近似値を示します。
m/sはkm/hやmphよりも優れていますか?
計算には、はい(SI基本単位)。コミュニケーションには、対象読者や地域に応じてkm/hやmphの方が読みやすいです。
km/hをmphに変換するにはどうすればよいですか?
0.621371を掛ける(または1.60934で割る)。例:100 km/h × 0.621 = 62.1 mph。簡単なルール:1.6で割る。
速さと速度の違いは何ですか?
速さは大きさのみ(どれだけ速いか)。速度には方向が含まれます(ベクトル)。日常的な使用では、「速さ」は両方の概念に共通です。
なぜ船や飛行機はノットを使用するのですか?
ノット(海里/時)は、海図上の緯度/経度の度数と一致します。1海里 = 緯度1分 = 1,852メートル。
音速はどれくらい速いですか?
海面レベルで20°Cの場合、約343 m/s(1,235 km/h、767 mph)です。温度と高度によって変化します。
マッハ1とは何ですか?
マッハ1は、局所的な空気条件における音速です。海面レベル(15°C)では、マッハ1 ≈ 1,225 km/h(761 mph、340 m/s)です。