Конвертер Швидкості
Від швидкості ходьби до швидкості світла: опанування швидкості та швидкості руху
Наочна карта одиниць швидкості в дорожньому транспорті, авіації, морській навігації, науці та космонавтиці. Дізнайтеся, як працює число Маха, як впевнено конвертувати одиниці та коли кожна з них є найкращою.
Основи швидкості
Відстань, поділена на час
Швидкість кількісно визначає, як швидко змінюється положення: v = відстань/час.
Швидкість руху включає напрямок; у повсякденному вжитку часто кажуть «швидкість».
- Базова одиниця СІ: м/с
- Популярне відображення: км/год, миль/год
- Вузли на морі та в авіації
Число Маха та режими
Число Маха порівнює швидкість з місцевою швидкістю звуку (змінюється з температурою/висотою).
Режими польоту (від дозвукового до гіперзвукового) визначають конструкцію та характеристики літальних апаратів.
- Дозвуковий: Ma < 0.8
- Трансзвуковий: ≈ 0.8–1.2
- Надзвуковий: > 1.2; Гіперзвуковий: > 5
Морські конвенції
Навігація використовує морську милю (1,852 м) та вузол (1 морська миля/год).
Відстані та швидкості узгоджуються з широтою/довготою для нанесення на карту.
- 1 вузол = 1.852 км/год
- Морська миля пов'язана з геометрією Землі
- Вузли є стандартом у морській справі та авіації
- Для ясності та точності конвертуйте через м/с
- Число Маха залежить від температури/висоти (місцевої швидкості звуку)
- Використовуйте вузли на морі/в повітрі; миль/год або км/год на дорогах
Чому число Маха змінюється
Температура та висота
Число Маха використовує місцеву швидкість звуку a, яка залежить від температури повітря.
На більшій висоті (в холоднішому повітрі) a нижче, тому та ж швидкість в м/с відповідає більшому числу Маха.
- Рівень моря (≈15°C): a ≈ 340 м/с
- 11 км (−56.5°C): a ≈ 295 м/с
- Та ж справжня швидкість повітря → більше число Маха на висоті
Основне правило
Мах = СПП / a. Завжди вказуйте умови, коли наводите число Маха.
- СПП: справжня швидкість повітря
- a: місцева швидкість звуку (залежить від температури)
Швидкий довідник
Поширені дорожні знаки
Типові обмеження швидкості (залежать від країни):
- Місто: 30–60 км/год (20–40 миль/год)
- Сільська місцевість: 80–100 км/год (50–62 миль/год)
- Шосе: 100–130 км/год (62–81 миль/год)
Швидкість повітря проти швидкості відносно землі
Вітер змінює швидкість відносно землі, але не індикаторну швидкість повітря.
- Зустрічний вітер знижує ШВЗ; попутний вітер підвищує ШВЗ
- ІШП використовується для характеристик літака
- Вузли (kt) поширені у звітах
Де використовується кожна одиниця
Дорожній транспорт
Дорожні знаки використовують км/год (більшість країн) або миль/год (США/Великобританія).
- км/год домінує у світі
- миль/год поширено в США/Великобританії
- м/с є кращим в інженерії
Авіація
Пілоти використовують вузли та число Маха; швидкість відносно землі може бути в вузлах або км/год.
- Індикаторна швидкість повітря проти справжньої швидкості повітря
- Число Маха для великих висот
- вузли є стандартною одиницею звітності
Морська справа
У мореплавстві використовуються вузли для швидкості та морські милі для відстані.
- 1 вузол = 1 морська миля/год
- Течії та вітер впливають на швидкість відносно землі
Наука та космос
У фізиці та космонавтиці використовується м/с; еталонні значення включають швидкість звуку та швидкість світла.
- c = 299,792,458 м/с
- Орбітальні швидкості залежать від висоти
- Надзвукові/гіперзвукові режими
Режими швидкості (у повітрі, приблизно на рівні моря)
| Режим | Діапазон Маха | Типовий контекст |
|---|---|---|
| Дозвуковий | < 0.8 | Авіалайнери, крейсерський політ ГА (економ) |
| Трансзвуковий | ≈ 0.8 – 1.2 | Область зростання опору; високодозвукові реактивні літаки |
| Надзвуковий | > 1.2 | Конкорд, надзвукові винищувачі |
| Гіперзвуковий | > 5 | Спускальні апарати, експериментальні апарати |
Застосування на дорогах та в транспорті
Вимірювання швидкості автомобілів збалансовує юридичні вимоги, безпеку та тестування продуктивності відповідно до різних регіональних стандартів.
- **Глобальні обмеження швидкості:** У містах 30–60 км/год (20–37 миль/год); на шосе 80–130 км/год (50–81 миль/год); на німецьких автобанах є ділянки без обмежень
- **Тести продуктивності:** Прискорення 0–100 км/год (0–60 миль/год) є галузевим стандартом; суперкари досягають цього менш ніж за 3 секунди
- **Контроль швидкості:** Радари вимірюють швидкість за допомогою ефекту Доплера; типова точність ±2 км/год (±1 миль/год)
- **GPS-спідометри:** Точніші, ніж механічні спідометри (які можуть показувати на 5–10% вище з міркувань безпеки)
- **Гоночні траси:** Боліди F1 досягають 370 км/год (230 миль/год); максимальні швидкості обмежені компромісом між лобовим опором та притискною силою
- **Електромобілі:** Миттєвий крутний момент забезпечує швидший розгін 0–100 км/год, ніж у порівнянних автомобілів з ДВЗ, незважаючи на часто нижчі максимальні швидкості
Застосування в авіації та аерокосмічній галузі
При вимірюванні швидкості літака розрізняють індикаторну швидкість повітря (ІШП), справжню швидкість повітря (СПП) та швидкість відносно землі (ШВЗ) — це критично важливо для безпеки та навігації.
- **ІШП (Індикаторна швидкість повітря):** Те, що бачить пілот; базується на динамічному тиску. Використовується для обмежень за характеристиками літака (швидкість звалювання, максимальна швидкість)
- **СПП (Справжня швидкість повітря):** Фактична швидкість відносно повітряної маси; вища, ніж ІШП на висоті через меншу густину повітря. СПП = ІШП × √(ρ₀/ρ)
- **Швидкість відносно землі (ШВЗ):** Швидкість відносно землі; СПП ± вітер. Попутний вітер збільшує ШВЗ; зустрічний — зменшує. Критично важлива для навігації та планування палива
- **Число Маха:** Характеристики літака різко змінюються поблизу Ma = 1 (трансзвукова область); утворюються ударні хвилі, різко зростає опір
- **Крейсерський політ авіалайнера:** Зазвичай Ma 0.78–0.85 (оптимальна паливна ефективність); дорівнює ≈850–900 км/год (530–560 миль/год) на крейсерській висоті
- **Військові літаки:** Максимальна швидкість F-15 — Ma 2.5+ (2,655 км/год / 1,650 миль/год); SR-71 Blackbird утримував рекорд Ma 3.3 (3,540 км/год / 2,200 миль/год)
- **Швидкості при вході в атмосферу:** Шатл входив в атмосферу на швидкості Ma 25 (8,000 м/с, 28,000 км/год, 17,500 миль/год) — екстремальний нагрів вимагає теплового захисту
Морська та штурманська навігація
У морській справі для вимірювання швидкості використовуються вузли та морські милі — одиниці, безпосередньо пов'язані з геометрією Землі для зручної навігації по картах.
- **Чому морські милі?** 1 морська миля = 1 хвилина широти = 1,852 метри точно (за міжнародною угодою 1929 року). Це робить прокладку курсу по карті інтуїтивно зрозумілою
- **Походження вузлів:** Моряки використовували «лаг-лінь» з вузлами, зав'язаними через рівні проміжки. Підрахунок вузлів, що проходять за кормою за фіксований час, давав швидкість у вузлах
- **Швидкості суден:** Контейнеровози йдуть з крейсерською швидкістю 20–25 вузлів (37–46 км/год); круїзні лайнери — 18–22 вузли; найшвидше пасажирське судно (SS United States) досягало 38.32 вузлів (71 км/год)
- **Вплив течій:** Гольфстрім тече на схід зі швидкістю 2–5 вузлів; судна використовують або уникають течій для економії палива та часу
- **Зчислення шляху:** Навігація шляхом відстеження швидкості та курсу з часом. Точність залежить від точного вимірювання швидкості та компенсації течії
- **Швидкість відносно води проти швидкості відносно землі:** GPS дає швидкість відносно землі; лаг вимірює швидкість відносно води. Різниця показує силу/напрямок течії
Наукові та фізичні застосування
У наукових вимірюваннях використовуються м/с та еталонні швидкості, які визначають фізичні режими — від молекулярного руху до космічних швидкостей.
- **Швидкість звуку (повітря, 20°C):** 343 м/с (1,235 км/год, 767 миль/год). Залежить від √T; збільшується на ~0.6 м/с на кожен °C. Використовується для визначення числа Маха
- **Швидкість звуку (вода):** ≈1,480 м/с (5,330 км/год) — у 4.3 рази швидше, ніж у повітрі. На цьому базуються сонари та виявлення підводних човнів
- **Швидкість звуку (сталь):** ≈5,960 м/с (21,460 км/год) — у 17 разів швидше, ніж у повітрі. Ультразвуковий контроль використовує це для виявлення дефектів
- **Друга космічна швидкість (Земля):** 11.2 км/с (40,320 км/год, 25,000 миль/год) — мінімальна швидкість для подолання гравітації Землі без тяги
- **Орбітальна швидкість (ННО):** ≈7.8 км/с (28,000 км/год, 17,500 миль/год) — орбітальна швидкість МКС; врівноважує гравітацію та відцентрову силу
- **Обертання Землі:** Екватор рухається на схід зі швидкістю 465 м/с (1,674 км/год, 1,040 миль/год); використовується ракетами, що стартують на схід, для отримання приросту до швидкості
- **Швидкість світла (c):** 299,792,458 м/с точно (за визначенням). Універсальна межа швидкості; ніщо, що має масу, не може досягти c. Уповільнення часу відбувається на релятивістських швидкостях (>0.1c)
- **Прискорювачі частинок:** Великий адронний колайдер прискорює протони до 0.9999999c (≈299,792,455 м/с) — енергія різко зростає поблизу c
Історичні та культурні одиниці швидкості
- **Фурлонг на два тижні:** Гумористична одиниця = 1 фурлонг (⅓ милі) за 14 днів ≈ 0.000166 м/с (0.6 м/год). Використовується у фізичних жартах та роботах Дугласа Адамса
- **Льє на годину:** Середньовічна швидкість подорожі; 1 льє ≈ 3 милі (4.8 км), отже 1 льє/год ≈ 1.3 м/с (4.8 км/год) — типова швидкість ходьби. Зустрічається в романах Жуля Верна
- **Римський крок (passus):** Римська миля = 1,000 кроків (≈1.48 км). Легіони проходили 20–30 римських миль на день (30–45 км/день, ≈1.5 м/с в середньому)
- **Верста на годину (російська):** 1 верста = 1.0668 км; використовувалася в Росії XIX століття. Швидкість поїздів вказувалася у верстах/годину (згадується у «Війні і мирі»)
- **Лі на день (китайська):** Традиційна китайська лі ≈ 0.5 км; далекі подорожі вимірювалися в лі/день. Каравани на Шовковому шляху: 30–50 лі/день (15–25 км/день)
- **Адміралтейський вузол (до 1954 р.):** Британське визначення 6,080 футів/год = 1.85318 км/год (порівняно з сучасним 1.852 км/год). Невелика різниця спричиняла навігаційні помилки; стандартизовано в 1954 році
Як працюють конвертації
- м/с × 3.6 → км/год; м/с × 2.23694 → миль/год
- Округлюйте розумно для звітів у дорожній/авіаційній сфері
- Використовуйте значущі цифри для наукової роботи
Поширені конвертації
| З | В | Коефіцієнт | Приклад |
|---|---|---|---|
| км/год | м/с | × 0.27778 (÷ 3.6) | 90 км/год = 25 м/с |
| м/с | км/год | × 3.6 | 20 м/с = 72 км/год |
| миль/год | км/год | × 1.60934 | 60 миль/год ≈ 96.56 км/год |
| км/год | миль/год | × 0.621371 | 100 км/год ≈ 62.14 миль/год |
| вузли | км/год | × 1.852 | 20 вузлів ≈ 37.04 км/год |
| фут/с | м/с | × 0.3048 | 100 фут/с ≈ 30.48 м/с |
Швидкі приклади
Повсякденні орієнтири
| Об'єкт | Типова швидкість | Примітки |
|---|---|---|
| Ходьба | 4–6 км/год (1.1–1.7 м/с) | Неспішний темп |
| Біг | 10–15 км/год (2.8–4.2 м/с) | Аматорський |
| Їзда на велосипеді (місто) | 15–25 км/год | Поїздки на роботу |
| Міський трафік | 20–40 км/год | Година пік |
| Шосе | 90–130 км/год | Залежно від країни |
| Високошвидкісна залізниця | 250–320 км/год | Сучасні лінії |
| Авіалайнер (крейсерський політ) | 800–900 км/год | Мах ≈ 0.78–0.85 |
| Гепард (спринт) | 80–120 км/год | Короткі ривки |
Дивовижні факти про швидкість
0–100 проти 0–60
Прискорення автомобіля вказується як 0–100 км/год або 0–60 миль/год — це майже однакові тести.
Чому вузли?
Вузли з'явилися з підрахунку вузлів на мотузці за певний час — ранній спідометр моряка.
Звук змінюється
Швидкість звуку не постійна — вона падає в холоднішому повітрі, тому число Маха змінюється з висотою.
Блискавка проти швидкості світла
Лідерний розряд блискавки рухається зі швидкістю ~75,000 м/с (270,000 км/год) — вражаюче швидко! Але світло все одно в 4,000 разів швидше — 300,000 км/с. Тому ви бачите блискавку раніше, ніж чуєте грім: світло досягає вас майже миттєво, а звуку потрібно ~3 секунди на кілометр.
Фурлонги на два тижні
Гумористична одиниця, улюблена фізиками: 1 фурлонг (660 футів) за два тижні (14 днів) = 0.000166 м/с = 0.6 м/годину. З такою швидкістю ви б подолали 1 метр за 100 хвилин. Ідеально для вимірювання дрейфу континентів (який становить ≈1–10 см/рік)!
Земля обертається швидше за звук
Екватор Землі обертається зі швидкістю 465 м/с (1,674 км/год, 1,040 миль/год) — швидше за швидкість звуку! Люди на екваторі рухаються в просторі з надзвуковою швидкістю, не відчуваючи цього. Тому ракети запускають на схід: безкоштовний приріст до швидкості в 465 м/с!
Супутники GPS літають швидко
Супутники GPS обертаються на орбіті зі швидкістю ≈3,900 м/с (14,000 км/год, 8,700 миль/год). На такій швидкості теорія відносності Ейнштейна має значення: їхні годинники йдуть на 7 мікросекунд/день ПОВІЛЬНІШЕ (релятивістське уповільнення часу), але на 45 мкс/день ШВИДШЕ (гравітаційне уповільнення часу в слабшому полі). Підсумок: +38 мкс/день — потрібні поправки для точного позиціонування!
Parker Solar Probe: найшвидший об'єкт, створений людиною
Сонячний зонд «Паркер» досяг швидкості 163 км/с (586,800 км/год, 364,600 миль/год) під час свого найближчого підходу до Сонця у 2024 році — достатньо швидко, щоб долетіти з Нью-Йорка до Токіо менш ніж за 1 хвилину! Це 0.05% швидкості світла. У майбутніх прольотах він досягне 200 км/с (720,000 км/год).
Рекорди та екстремальні значення
| Рекорд | Швидкість | Примітки |
|---|---|---|
| Найшвидша людина (Усейн Болт, 100 м) | ≈ 44.7 км/год (12.4 м/с) | Пікова швидкість під час спринту |
| Світовий рекорд швидкості на землі (ThrustSSC) | > 1,227 км/год | Надзвуковий автомобіль (1997) |
| Найшвидший поїзд (тест) | 603 км/год | JR Maglev (Японія) |
| Найшвидший літальний апарат (пілотований) | > 3,500 км/год | X‑15 (ракетоплан) |
| Найшвидший космічний апарат (Parker Solar Probe) | > 600,000 км/год | Проходження перигелію |
Коротка історія вимірювання швидкості
- 1600-тіВикористання лаг-ліня з вузлами на морі для оцінки швидкості
- 1900-тіАвтомобільні спідометри стають звичайним явищем
- 1947Перший надзвуковий політ (Bell X‑1)
- 1969Перший політ «Конкорда» (надзвуковий авіалайнер)
- 1997ThrustSSC долає звуковий бар'єр на землі
Поради професіоналів
- Обирайте одиницю вимірювання для вашої аудиторії: км/год або миль/год для доріг; вузли для авіації/моря; м/с для науки
- Конвертуйте через м/с, щоб уникнути накопичення помилок округлення
- Вказуйте число Маха з контекстом (висота/температура)
- Округлюйте розумно для зручності читання (наприклад, 96.56 → 97 км/год)
Каталог одиниць
Метрична (SI)
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| кілометр за годину | km/h | 0.277778 | Дорожні знаки та характеристики транспортних засобів. |
| метр за секунду | m/s | 1 | Базова одиниця СІ для швидкості; ідеальна для обчислень. |
| сантиметр за секунду | cm/s | 0.01 | Повільні потоки та лабораторні умови. |
| кілометр за секунду | km/s | 1,000 | Орбітальні/астрономічні масштаби. |
| мікрометр за секунду | µm/s | 0.000001 | Мікромасштабний рух (мкм/с). |
| міліметр за секунду | mm/s | 0.001 | Прецизійний рух та приводи. |
Імперська / US
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| фут за секунду | ft/s | 0.3048 | Балістика, спорт, інженерія. |
| миля за годину | mph | 0.44704 | Дороги США/Великобританії; автомобільна промисловість. |
| фут за годину | ft/h | 0.0000846667 | Дуже повільний дрейф/осідання. |
| фут за хвилину | ft/min | 0.00508 | Ліфти, конвеєри. |
| дюйм за хвилину | in/min | 0.000423333 | Швидкості подачі у виробництві. |
| дюйм за секунду | in/s | 0.0254 | Механічна обробка, малі механізми. |
| ярд за годину | yd/h | 0.000254 | Дуже повільний рух. |
| ярд за хвилину | yd/min | 0.01524 | Низькошвидкісні конвеєри. |
| ярд за секунду | yd/s | 0.9144 | Спортивний хронометраж; історична. |
Морська
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| вузол | kn | 0.514444 | 1 морська миля/год; морський та авіаційний стандарт. |
| адміралтейський вузол | adm kn | 0.514773 | Історичне британське визначення вузла. |
| морська миля за годину | nmi/h | 0.514444 | Формальне вираження вузла. |
| морська миля за секунду | nmi/s | 1,852 | Надзвичайно швидко (теоретичний контекст). |
Наукова / Physics
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| Мах (рівень моря) | Ma | 340.29 | Мах (умовне значення на рівні моря ≈ 340.29 м/с). |
| швидкість світла | c | 3.00e+8 | Швидкість світла у вакуумі. |
| орбітальна швидкість Землі | v⊕ | 29,780 | Орбітальна швидкість Землі навколо Сонця ≈ 29.78 км/с. |
| перша космічна швидкість | v₁ | 7,900 | Перша космічна швидкість (орбітальна на ННО) ≈ 7.9 км/с. |
| Мах (стратосфера) | Ma strat | 295.046 | Мах (стратосфера на висоті ~11 км, −56.5°C). |
| швидкість Чумацького Шляху | v MW | 552,000 | Рух Чумацького Шляху ≈ 552 км/с (в системі відліку реліктового випромінювання). |
| друга космічна швидкість | v₂ | 11,200 | Друга космічна (покинути Землю) ≈ 11.2 км/с. |
| швидкість Сонячної системи | v☉ | 220,000 | Рух Сонячної системи ≈ 220 км/с (галактичний). |
| швидкість (балістика) | v | 1 | Заповнювач для балістичної швидкості (безрозмірний). |
| швидкість звуку в повітрі | sound | 343 | Швидкість звуку в повітрі ≈ 343 м/с (20°C). |
| швидкість звуку в сталі | sound steel | 5,960 | Звук у сталі ≈ 5,960 м/с. |
| швидкість звуку у воді | sound H₂O | 1,481 | Звук у воді ≈ 1,481 м/с (20°C). |
| третя космічна швидкість | v₃ | 16,700 | Третя космічна (покинути Сонячну систему) ≈ 16.7 км/с. |
Аерокосмічна
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| кілометр за хвилину | km/min | 16.6667 | Високошвидкісна авіація/ракетобудування. |
| Мах (велика висота) | Ma HA | 295.046 | Мах на великій висоті (нижче a). |
| миля за хвилину | mi/min | 26.8224 | Звіти про високошвидкісні літаки. |
| миля за секунду | mi/s | 1,609.34 | Екстремальні швидкості (метеори, ракети). |
Історична / Cultural
| Одиниця | Символ | Метрів за секунду | Примітки |
|---|---|---|---|
| фурлонг за два тижні | fur/fn | 0.00016631 | Гумористична одиниця; ≈ 0.0001663 м/с. |
| ліга за годину | lea/h | 1.34112 | Використання в історичній літературі. |
| ліга за хвилину | lea/min | 80.4672 | Історичний орієнтир високої швидкості. |
| римський крок за годину | pace/h | 0.000411111 | Римський крок/годину; історична. |
| верста за годину | verst/h | 0.296111 | Російська/європейська історична одиниця. |
Часті питання
Мах, вузли чи милі/год — що мені використовувати?
Використовуйте вузли в авіації/морській справі. Використовуйте км/год або милі/год на дорогах. Використовуйте число Маха для високошвидкісних польотів на великій висоті.
Чому у числа Маха немає єдиного значення в м/с?
Число Маха відносне до місцевої швидкості звуку, яка залежить від температури та висоти. Ми показуємо наближення для рівня моря, де це корисно.
Чи краще м/с, ніж км/год або миль/год?
Для розрахунків — так (базова одиниця СІ). Для комунікації км/год або миль/год більш читабельні залежно від аудиторії та регіону.
Як конвертувати км/год в милі/год?
Помножте на 0.621371 (або поділіть на 1.60934). Приклад: 100 км/год × 0.621 = 62.1 миль/год. Швидке правило: поділити на 1.6.
У чому різниця між speed та velocity?
Speed — це лише величина (як швидко). Velocity включає напрямок (вектор). У повсякденній мові 'speed' часто використовується для обох понять.
Чому кораблі та літаки використовують вузли?
Вузли (морські милі на годину) відповідають градусам широти/довготи на картах. 1 морська миля = 1 хвилина широти = 1,852 метри.
Наскільки швидка швидкість звуку?
Приблизно 343 м/с (1,235 км/год, 767 миль/год) на рівні моря та при 20°C. Вона залежить від температури та висоти.
Що таке Мах 1?
Мах 1 — це швидкість звуку в місцевих повітряних умовах. На рівні моря (15°C), Мах 1 ≈ 1,225 км/год (761 миль/год, 340 м/с).
Повний Довідник Інструментів
Усі 71 інструменти, доступні на UNITS