Конвертер Скорости
От скорости ходьбы до скорости света: освоение скорости и быстроты
Наглядная карта единиц скорости в дорожном транспорте, авиации, морской навигации, науке и космонавтике. Узнайте, как работает число Маха, как уверенно конвертировать единицы и когда каждая из них наиболее уместна.
Основы скорости
Расстояние, деленное на время
Скорость определяет, как быстро меняется положение: v = расстояние/время.
Быстрота (velocity) включает направление; в повседневной жизни часто говорят «скорость».
- Базовая единица СИ: м/с
- Популярное отображение: км/ч, миль/ч
- Узлы на море и в авиации
Число Маха и режимы полета
Число Маха сравнивает скорость с местной скоростью звука (которая зависит от температуры/высоты).
Режимы полета (от дозвукового до гиперзвукового) определяют конструкцию и характеристики летательных аппаратов.
- Дозвуковой: Ma < 0,8
- Трансзвуковой: ≈ 0,8–1,2
- Сверхзвуковой: > 1,2; Гиперзвуковой: > 5
Морские соглашения
В навигации используется морская миля (1852 м) и узел (1 морская миля/ч).
Расстояния и скорости согласуются с широтой/долготой для работы с картами.
- 1 узел = 1,852 км/ч
- Морская миля связана с геометрией Земли
- Узлы — стандарт в морском деле и авиации
- Для ясности и точности конвертируйте через м/с
- Число Маха зависит от температуры/высоты (местной скорости звука)
- Используйте узлы на море/в воздухе; миль/ч или км/ч на дорогах
Почему число Маха меняется
Температура и высота
Число Маха использует местную скорость звука a, которая зависит от температуры воздуха.
На большей высоте (в более холодном воздухе) a ниже, поэтому та же скорость в м/с соответствует большему числу Маха.
- Уровень моря (≈15°C): a ≈ 340 м/с
- 11 км (−56,5°C): a ≈ 295 м/с
- Та же истинная воздушная скорость → большее число Маха на высоте
Основное правило
Мах = ИВС / a. Всегда указывайте условия, когда приводите число Маха.
- ИВС: истинная воздушная скорость
- a: местная скорость звука (зависит от температуры)
Краткий справочник
Распространенные дорожные знаки
Типичные ограничения скорости (зависят от страны):
- Город: 30–60 км/ч (20–40 миль/ч)
- Сельская местность: 80–100 км/ч (50–62 миль/ч)
- Шоссе: 100–130 км/ч (62–81 миль/ч)
Воздушная скорость vs путевая скорость
Ветер изменяет путевую скорость, но не приборную воздушную скорость.
- Встречный ветер снижает ПС; попутный ветер увеличивает ПС
- ПВС используется для определения характеристик самолета
- Узлы (kt) распространены в отчетах
Где используется каждая единица
Дорожный транспорт
На дорожных знаках используется км/ч (в большинстве стран) или миль/ч (США/Великобритания).
- км/ч доминирует в мире
- миль/ч распространено в США/Великобритании
- м/с предпочтительно в инженерии
Авиация
Пилоты используют узлы и число Маха; путевая скорость может быть в узлах или км/ч.
- Приборная воздушная скорость vs истинная воздушная скорость
- Число Маха для больших высот
- узлы — стандартная единица для отчетов
Морское дело
В мореплавании используются узлы для скорости и морские мили для расстояния.
- 1 узел = 1 морская миля/ч
- Течения и ветер влияют на скорость относительно земли
Наука и космос
В физике и космонавтике используется м/с; эталонные значения включают скорость звука и скорость света.
- c = 299 792 458 м/с
- Орбитальные скорости зависят от высоты
- Сверхзвуковые/гиперзвуковые режимы
Режимы скорости (в воздухе, примерно на уровне моря)
| Режим | Диапазон Маха | Типичный контекст |
|---|---|---|
| Дозвуковой | < 0,8 | Авиалайнеры, крейсерский полет самолетов ГА (экономичный) |
| Трансзвуковой | ≈ 0,8 – 1,2 | Область роста сопротивления; высоко-дозвуковые самолеты |
| Сверхзвуковой | > 1,2 | Конкорд, сверхзвуковые истребители |
| Гиперзвуковой | > 5 | Спускаемые аппараты, экспериментальные аппараты |
Применение на дорогах и в транспорте
Измерение скорости автомобилей сочетает в себе юридические требования, безопасность и тестирование производительности в соответствии с различными региональными стандартами.
- **Глобальные ограничения скорости:** В городах 30–60 км/ч (20–37 миль/ч); на шоссе 80–130 км/ч (50–81 миль/ч); на немецких автобанах есть участки без ограничений
- **Тесты производительности:** Ускорение 0–100 км/ч (0–60 миль/ч) является отраслевым стандартом; суперкары достигают этого менее чем за 3 секунды
- **Контроль скорости:** Радары измеряют скорость с помощью эффекта Доплера; типичная точность ±2 км/ч (±1 миль/ч)
- **GPS-спидометры:** Более точны, чем механические спидометры (которые могут показывать на 5–10% выше из соображений безопасности)
- **Гоночные трассы:** Болиды F1 достигают 370 км/ч (230 миль/ч); максимальные скорости ограничены компромиссом между лобовым сопротивлением и прижимной силой
- **Электромобили:** Мгновенный крутящий момент обеспечивает более быстрый разгон 0–100 км/ч, чем у сопоставимых автомобилей с ДВС, несмотря на часто более низкие максимальные скорости
Применение в авиации и аэрокосмической отрасли
При измерении скорости самолета различают приборную воздушную скорость (ПВС), истинную воздушную скорость (ИВС) и путевую скорость (ПС) — это критически важно для безопасности и навигации.
- **ПВС (Приборная воздушная скорость):** То, что видит пилот; основана на динамическом давлении. Используется для ограничений по характеристикам самолета (скорость сваливания, максимальная скорость)
- **ИВС (Истинная воздушная скорость):** Фактическая скорость относительно воздушной массы; выше, чем ПВС на высоте из-за меньшей плотности воздуха. ИВС = ПВС × √(ρ₀/ρ)
- **Путевая скорость (ПС):** Скорость относительно земли; ИВС ± ветер. Попутный ветер увеличивает ПС; встречный — уменьшает. Критически важна для навигации и планирования топлива
- **Число Маха:** Характеристики самолета резко меняются вблизи Ma = 1 (трансзвуковая область); образуются ударные волны, резко возрастает сопротивление
- **Крейсерский полет авиалайнера:** Обычно Ma 0,78–0,85 (оптимальная топливная эффективность); равно ≈850–900 км/ч (530–560 миль/ч) на крейсерской высоте
- **Военные самолеты:** Максимальная скорость F-15 — Ma 2,5+ (2655 км/ч / 1650 миль/ч); SR-71 Blackbird удерживал рекорд Ma 3,3 (3540 км/ч / 2200 миль/ч)
- **Скорости при входе в атмосферу:** Шаттл входил в атмосферу на скорости Ma 25 (8000 м/с, 28 000 км/ч, 17 500 миль/ч) — экстремальный нагрев требует тепловой защиты
Морская и штурманская навигация
В морском деле для измерения скорости используются узлы и морские мили — единицы, непосредственно связанные с геометрией Земли для удобной навигации по картам.
- **Почему морские мили?** 1 морская миля = 1 минута широты = 1852 метра точно (по международному соглашению 1929 года). Это делает прокладку курса по карте интуитивно понятной
- **Происхождение узлов:** Моряки использовали «лаг-линь» с узлами, завязанными через равные промежутки. Подсчет узлов, проходящих за кормой за фиксированное время, давал скорость в узлах
- **Скорости судов:** Контейнеровозы идут с крейсерской скоростью 20–25 узлов (37–46 км/ч); круизные лайнеры — 18–22 узла; самое быстрое пассажирское судно (SS United States) достигало 38,32 узла (71 км/ч)
- **Влияние течений:** Гольфстрим течет на восток со скоростью 2–5 узлов; суда используют или избегают течений для экономии топлива и времени
- **Счисление пути:** Навигация путем отслеживания скорости и курса с течением времени. Точность зависит от точного измерения скорости и компенсации течения
- **Скорость относительно воды vs относительно земли:** GPS дает скорость относительно земли; лаг измеряет скорость относительно воды. Разница показывает силу/направление течения
Научные и физические применения
В научных измерениях используются м/с и эталонные скорости, которые определяют физические режимы — от молекулярного движения до космических скоростей.
- **Скорость звука (воздух, 20°C):** 343 м/с (1235 км/ч, 767 миль/ч). Зависит от √T; увеличивается на ~0,6 м/с на каждый °C. Используется для определения числа Маха
- **Скорость звука (вода):** ≈1480 м/с (5330 км/ч) — в 4,3 раза быстрее, чем в воздухе. На этом основаны сонары и обнаружение подводных лодок
- **Скорость звука (сталь):** ≈5960 м/с (21 460 км/ч) — в 17 раз быстрее, чем в воздухе. Ультразвуковой контроль использует это для обнаружения дефектов
- **Вторая космическая скорость (Земля):** 11,2 км/с (40 320 км/ч, 25 000 миль/ч) — минимальная скорость для преодоления гравитации Земли без тяги
- **Орбитальная скорость (НОО):** ≈7,8 км/с (28 000 км/ч, 17 500 миль/ч) — орбитальная скорость МКС; уравновешивает гравитацию и центробежную силу
- **Вращение Земли:** Экватор движется на восток со скоростью 465 м/с (1674 км/ч, 1040 миль/ч); используется ракетами, стартующими на восток, для получения прибавки к скорости
- **Скорость света (c):** 299 792 458 м/с точно (по определению). Универсальный предел скорости; ничто, имеющее массу, не может достичь c. Замедление времени происходит на релятивистских скоростях (>0.1c)
- **Ускорители частиц:** Большой адронный коллайдер ускоряет протоны до 0,9999999c (≈299 792 455 м/с) — энергия резко возрастает вблизи c
Исторические и культурные единицы скорости
- **Фурлонг в две недели:** Юмористическая единица = 1 фурлонг (⅓ мили) за 14 дней ≈ 0,000166 м/с (0,6 м/ч). Используется в физических шутках и работах Дугласа Адамса
- **Лье в час:** Средневековая скорость путешествия; 1 лье ≈ 3 мили (4,8 км), так что 1 лье/ч ≈ 1,3 м/с (4,8 км/ч) — типичная скорость ходьбы. Встречается в романах Жюля Верна
- **Римский шаг (passus):** Римская миля = 1000 шагов (≈1,48 км). Марширующие легионы проходили 20–30 римских миль в день (30–45 км/день, ≈1,5 м/с в среднем)
- **Верста в час (русская):** 1 верста = 1,0668 км; использовалась в России XIX века. Скорость поездов указывалась в верстах/час (упоминается в «Войне и мире»)
- **Ли в день (китайская):** Традиционная китайская ли ≈ 0,5 км; дальние путешествия измерялись в ли/день. Караваны на Шелковом пути: 30–50 ли/день (15–25 км/день)
- **Адмиралтейский узел (до 1954 г.):** Британское определение 6080 футов/ч = 1,85318 км/ч (в сравнении с современным 1,852 км/ч). Небольшая разница вызывала навигационные ошибки; стандартизирован в 1954 году
Как работают конвертации
- м/с × 3,6 → км/ч; м/с × 2,23694 → миль/ч
- Округляйте разумно для отчетов в дорожной/авиационной сфере
- Используйте значащие цифры для научной работы
Распространенные конвертации
| Из | В | Коэффициент | Пример |
|---|---|---|---|
| км/ч | м/с | × 0,27778 (÷ 3,6) | 90 км/ч = 25 м/с |
| м/с | км/ч | × 3,6 | 20 м/с = 72 км/ч |
| миль/ч | км/ч | × 1,60934 | 60 миль/ч ≈ 96,56 км/ч |
| км/ч | миль/ч | × 0,621371 | 100 км/ч ≈ 62,14 миль/ч |
| узлы | км/ч | × 1,852 | 20 узлов ≈ 37,04 км/ч |
| фут/с | м/с | × 0,3048 | 100 фут/с ≈ 30,48 м/с |
Быстрые примеры
Повседневные ориентиры
| Объект | Типичная скорость | Примечания |
|---|---|---|
| Ходьба | 4–6 км/ч (1,1–1,7 м/с) | Неспешный темп |
| Бег | 10–15 км/ч (2,8–4,2 м/с) | Любительский |
| Езда на велосипеде (город) | 15–25 км/ч | Поездки на работу |
| Городской трафик | 20–40 км/ч | Час пик |
| Шоссе | 90–130 км/ч | В зависимости от страны |
| Высокоскоростная ж/д | 250–320 км/ч | Современные линии |
| Авиалайнер (крейсерский полет) | 800–900 км/ч | Мах ≈ 0,78–0,85 |
| Гепард (спринт) | 80–120 км/ч | Короткие рывки |
Удивительные факты о скорости
0–100 vs 0–60
Ускорение автомобиля указывается как 0–100 км/ч или 0–60 миль/ч — это почти одинаковые тесты.
Почему узлы?
Узлы появились из подсчета узлов на веревке за определенное время — ранний спидометр моряка.
Звук меняется
Скорость звука не постоянна — она падает в более холодном воздухе, поэтому число Маха меняется с высотой.
Молния vs скорость света
Лидерный разряд молнии движется со скоростью ~75 000 м/с (270 000 км/ч) — впечатляюще быстро! Но свет все равно в 4000 раз быстрее — 300 000 км/с. Поэтому вы видите молнию раньше, чем слышите гром: свет достигает вас почти мгновенно, а звуку требуется ~3 секунды на километр.
Фурлонги в две недели
Юмористическая единица, любимая физиками: 1 фурлонг (660 футов) за две недели (14 дней) = 0,000166 м/с = 0,6 м/час. С такой скоростью вы бы преодолели 1 метр за 100 минут. Идеально для измерения дрейфа континентов (который составляет ≈1–10 см/год)!
Земля вращается быстрее звука
Экватор Земли вращается со скоростью 465 м/с (1674 км/ч, 1040 миль/ч) — быстрее скорости звука! Люди на экваторе движутся в пространстве со сверхзвуковой скоростью, не ощущая этого. Поэтому ракеты запускают на восток: бесплатная прибавка к скорости в 465 м/с!
Спутники GPS летают быстро
Спутники GPS вращаются на орбите со скоростью ≈3900 м/с (14 000 км/ч, 8700 миль/ч). На такой скорости теория относительности Эйнштейна имеет значение: их часы идут на 7 микросекунд/день МЕДЛЕННЕЕ (релятивистское замедление времени), но на 45 мкс/день БЫСТРЕЕ (гравитационное замедление времени в более слабом поле). Итог: +38 мкс/день — требуются поправки для точного позиционирования!
Parker Solar Probe: самый быстрый объект, созданный человеком
Солнечный зонд «Паркер» достиг скорости 163 км/с (586 800 км/ч, 364 600 миль/ч) во время своего ближайшего подхода к Солнцу в 2024 году — достаточно быстро, чтобы долететь из Нью-Йорка в Токио менее чем за 1 минуту! Это 0,05% скорости света. В будущих пролетах он достигнет 200 км/с (720 000 км/ч).
Рекорды и экстремальные значения
| Рекорд | Скорость | Примечания |
|---|---|---|
| Самый быстрый человек (Усэйн Болт, 100 м) | ≈ 44,7 км/ч (12,4 м/с) | Пиковая скорость во время спринта |
| Мировой рекорд скорости на земле (ThrustSSC) | > 1227 км/ч | Сверхзвуковой автомобиль (1997) |
| Самый быстрый поезд (тест) | 603 км/ч | JR Maglev (Япония) |
| Самый быстрый летательный аппарат (пилотируемый) | > 3500 км/ч | X-15 (ракетоплан) |
| Самый быстрый космический аппарат (Parker Solar Probe) | > 600 000 км/ч | Прохождение перигелия |
Краткая история измерения скорости
- 1600-еИспользование лаг-линя с узлами на море для оценки скорости
- 1900-еАвтомобильные спидометры становятся обычным явлением
- 1947Первый сверхзвуковой полет (Bell X-1)
- 1969Первый полет «Конкорда» (сверхзвуковой авиалайнер)
- 1997ThrustSSC преодолевает звуковой барьер на земле
Советы профессионалов
- Выбирайте единицу измерения для вашей аудитории: км/ч или миль/ч для дорог; узлы для авиации/моря; м/с для науки
- Конвертируйте через м/с, чтобы избежать накопления ошибок округления
- Указывайте число Маха с контекстом (высота/температура)
- Округляйте разумно для удобочитаемости (например, 96,56 → 97 км/ч)
Каталог единиц
Метрическая (СИ)
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| километр в час | km/h | 0.277778 | Дорожные знаки и характеристики транспортных средств. |
| метр в секунду | m/s | 1 | Базовая единица СИ для скорости; идеальна для вычислений. |
| сантиметр в секунду | cm/s | 0.01 | Медленные потоки и лабораторные условия. |
| километр в секунду | km/s | 1,000 | Орбитальные/астрономические масштабы. |
| микрометр в секунду | µm/s | 0.000001 | Микромасштабное движение (мкм/с). |
| миллиметр в секунду | mm/s | 0.001 | Прецизионное движение и приводы. |
Имперская / US
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| фут в секунду | ft/s | 0.3048 | Баллистика, спорт, инженерия. |
| миля в час | mph | 0.44704 | Дороги США/Великобритании; автомобильная промышленность. |
| фут в час | ft/h | 0.0000846667 | Очень медленный дрейф/оседание. |
| фут в минуту | ft/min | 0.00508 | Лифты, конвейеры. |
| дюйм в минуту | in/min | 0.000423333 | Скорости подачи в производстве. |
| дюйм в секунду | in/s | 0.0254 | Механическая обработка, малые механизмы. |
| ярд в час | yd/h | 0.000254 | Очень медленное движение. |
| ярд в минуту | yd/min | 0.01524 | Низкоскоростные конвейеры. |
| ярд в секунду | yd/s | 0.9144 | Спортивный хронометраж; историческая. |
Морская
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| узел | kn | 0.514444 | 1 морская миля/ч; морской и авиационный стандарт. |
| адмиралтейский узел | adm kn | 0.514773 | Историческое британское определение узла. |
| морская миля в час | nmi/h | 0.514444 | Формальное выражение узла. |
| морская миля в секунду | nmi/s | 1,852 | Чрезвычайно быстро (теоретический контекст). |
Научная / Physics
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| Мах (уровень моря) | Ma | 340.29 | Мах (условное значение на уровне моря ≈ 340,29 м/с). |
| скорость света | c | 3.00e+8 | Скорость света в вакууме. |
| орбитальная скорость Земли | v⊕ | 29,780 | Орбитальная скорость Земли вокруг Солнца ≈ 29,78 км/с. |
| первая космическая скорость | v₁ | 7,900 | Первая космическая скорость (орбитальная на НОО) ≈ 7,9 км/с. |
| Мах (стратосфера) | Ma strat | 295.046 | Мах (стратосфера на высоте ~11 км, −56,5°C). |
| скорость Млечного Пути | v MW | 552,000 | Движение Млечного Пути ≈ 552 км/с (в системе отсчета реликтового излучения). |
| вторая космическая скорость | v₂ | 11,200 | Вторая космическая (покинуть Землю) ≈ 11,2 км/с. |
| скорость Солнечной системы | v☉ | 220,000 | Движение Солнечной системы ≈ 220 км/с (галактическое). |
| скорость (баллистика) | v | 1 | Заполнитель для баллистической скорости (безразмерный). |
| скорость звука в воздухе | sound | 343 | Скорость звука в воздухе ≈ 343 м/с (20°C). |
| скорость звука в стали | sound steel | 5,960 | Звук в стали ≈ 5960 м/с. |
| скорость звука в воде | sound H₂O | 1,481 | Звук в воде ≈ 1481 м/с (20°C). |
| третья космическая скорость | v₃ | 16,700 | Третья космическая (покинуть Солнечную систему) ≈ 16,7 км/с. |
Аэрокосмическая
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| километр в минуту | km/min | 16.6667 | Высокоскоростная авиация/ракетостроение. |
| Мах (большая высота) | Ma HA | 295.046 | Мах на большой высоте (более низкое a). |
| миля в минуту | mi/min | 26.8224 | Отчеты о высокоскоростных самолетах. |
| миля в секунду | mi/s | 1,609.34 | Экстремальные скорости (метеоры, ракеты). |
Историческая / Cultural
| Единица | Символ | Метров в секунду | Примечания |
|---|---|---|---|
| фарлонг в две недели | fur/fn | 0.00016631 | Юмористическая единица; ≈ 0,0001663 м/с. |
| лига в час | lea/h | 1.34112 | Использование в исторической литературе. |
| лига в минуту | lea/min | 80.4672 | Исторический ориентир высокой скорости. |
| римский шаг в час | pace/h | 0.000411111 | Римский шаг/час; историческая. |
| верста в час | verst/h | 0.296111 | Русская/европейская историческая единица. |
Часто задаваемые вопросы
Мах, узлы или мили/ч — что мне использовать?
Используйте узлы в авиации/морском деле. Используйте км/ч или мили/ч на дорогах. Используйте число Маха для высокоскоростных полетов на большой высоте.
Почему у числа Маха нет единого значения в м/с?
Число Маха относительно местной скорости звука, которая зависит от температуры и высоты. Мы показываем приближения для уровня моря, где это полезно.
Лучше ли м/с, чем км/ч или мили/ч?
Для расчетов — да (базовая единица СИ). Для коммуникации км/ч или мили/ч более читабельны в зависимости от аудитории и региона.
Как конвертировать км/ч в мили/ч?
Умножьте на 0,621371 (или разделите на 1,60934). Пример: 100 км/ч × 0,621 = 62,1 миль/ч. Быстрое правило: разделить на 1,6.
В чем разница между speed и velocity?
Speed — это только величина (как быстро). Velocity включает направление (вектор). В повседневной речи 'speed' часто используется для обоих понятий.
Почему корабли и самолеты используют узлы?
Узлы (морские мили в час) соответствуют градусам широты/долготы на картах. 1 морская миля = 1 минута широты = 1852 метра.
Насколько быстра скорость звука?
Примерно 343 м/с (1235 км/ч, 767 миль/ч) на уровне моря и при 20°C. Она зависит от температуры и высоты.
Что такое Мах 1?
Мах 1 — это скорость звука в местных воздушных условиях. На уровне моря (15°C), Мах 1 ≈ 1225 км/ч (761 миль/ч, 340 м/с).
Полный Справочник Инструментов
Все 71 инструментов, доступных на UNITS