速度單位換算器
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關於速度 (速率)
速率(英語:Speed)是物理學中的一個基本概念,是指物體在單位時間內經過的路程,用來表示物體運動的快慢程度。
在日常生活中,「速率」和「速度」混用,但兩者在物理學中對應著不同的概念:速率是一個純量(只有大小、沒有方向),它的因次是路程除以時間;速度是一個向量(有方向),它的因次是位移除以時間。物體的瞬時速率等於瞬時速度的大小,而平均速率則不一定等於平均速度的大小。
國際單位制中,速率的單位為公尺每秒(m/s),但日常生活中較常用的單位是公里每小時(km/h)或是英制系統下的英里每小時(mph)。海上船隻或物體的行進速率,一般會使用節作為單位。
依照狹義相對論,能量或資訊所能傳遞的最快速率為真空中的光速c = 299,792,458 公尺每秒,大約是1,080,000,000公里每小時或671,000,000英里每小時。靜止質量不為零的物質要加速到此速率,需要無限大的能量。在相對論物理學中,會用快度來取代古典力學中的速度。
定義
用數學語言來描述,如果一個物體在一段時間
內移動的路程為
,那麼它的平均速率(用
表示)便是
與
的比,具體可由下式給出:
例如,一輛汽車在2小時內行駛了60公里,它在這段時間內的平均速率是30公里每小時。而一個物體在某個時刻的速率,則是它在這個時刻前後的一段極短時間中經過的路程
與這段時間長度
的比:
精確地說,假設路程
是一個關於時間
的函數,那麼物體在某個時刻
的瞬時速率,是以上比值在
趨向於0時的極限值。或者說,是
在
時刻對時間的導數。
在某些簡化的物理模型中,物體在某個時刻之前的速率
可能不等於其之後的速率
:
比如簡單的碰撞模型中的碰撞前速率和碰撞後速率。但在古典物理學中,總假設物體的路程,以及瞬時速度和瞬時速率都是連續變化的。簡化模型中出現不連續的速率是忽略了極短時間內速率變化的結果。
物體的瞬時速率等於其瞬時速度的大小。然而,物體的平均速率一般不等於其平均速度的大小。蓋因路程和位移的概念不同。例如一個物體作等速率圓周運動一周,則其平均速率為一個不為零的定值,但其平均速度是0。
速率的單位包括:
- 公尺每秒(符號為m s-1或m/s),國際單位制導出單位
- 公里每小時(符號為km/h)
- 英里每小時(符號為m/h或mph)
- 節(即「海里每小時」,符號kt)
- 馬赫,由速率除以聲速得到
- 真空中光速(c=2.997 924 58·108m s-1, 是自然單位之一)
[1]