Как найти частоту вращения: Формула расчета частоты вращений

Содержание

Как определить мощность, частоту вращения, начало и конец обмоток двигателя без бирки.

Что делать, если вы купили или достали каким-то образом эл.двигатель, на котором отсутствует бирка или шильдик с обозначением его мощности, частоты вращения и т.п.?

Либо на старом движке эти данные стерлись и стали нечитабельны.

При этом паспорта или какой-то другой технической документации у вас под рукой нет. Можно ли в этом случае узнать параметры двигателя самостоятельно?

Конечно же да, причем несколькими способами. Давайте рассмотрим самые популярные из них.

Первоначально для точного определения мощности потребуется выяснить синхронную частоту вращения вала, а перед этим узнать, где у нас начало каждой обмотки, а где ее конец.

Обозначение — маркировка обмоток двигателя

По ГОСТ 26772-85 обмотки трехфазных асинхронных двигателей должны маркироваться буквами:

По старому госту обозначение было несколько иным:

Еще раньше можно было встретить надписи Н1-К1 (начало-конец обмотки №1), Н2-К2, Н3-К3.

На некоторых движках для облегчения распознавания концов обмоток их выводят из разных отверстий на одну или другую сторону. Как например на фото снизу.

Но не всегда можно доверять таким выводам. Поэтому проверить все вручную никогда не помешает.

Если никаких обозначений и букв на барно нет, и вы не знаете, где у вас начало, а где конец обмотки, читайте инструкцию под спойлером.

2 метода определения начала и конца обмоток двигателя (для раскрытия нажмите на плюсик)

В помощники берете мультиметр и устанавливаете его в режим замера сопротивления.

Одним щупом дотрагиваетесь до любого из шести выводов, а другим поочередно прикасаетесь к остальным пяти проводам, тем самым, ища соответствующую пару.

При ее нахождении на табло мультиметра должна высветиться цифра, показывающее некое сопротивление в Омах.



В остальных случаях с другими проводами сопротивление будет равняться бесконечности (обрыв).



Отмечаете данную обмотку бирками и переходите к оставшимся проводам. Таким нехитрым способом буквально за одну минуту можно «вызвонить» концы всех обмоток.

Однако это еще не все. Главная проблема заключается в том, что вы пока не знаете, какой из двух выводов является началом обмотки, а какой ее концом.

Для того, чтобы это выяснить, соединяете между собой по два вывода от разных обмоток. То есть, условное начало V1 первой обмотки, соединяем с условным концом второй обмотки — U2.

При этом у вас пока нет точной информации начало это или конец. Вы их сами так промаркировали для себя, чтобы сделать последующие замеры.

На другие концы этих двух обмоток (U1 и V2) подаете переменное напряжение 220В или меньше. Зависит это от того, на какое напряжение рассчитан ваш движок.

Смысл всего этого действия – замерить какое напряжение появится на концах третьей обмотки W1-W2. Это так называемый метод трансформации.

Если между W1-W2 будет какое-то значение (10-15В или больше), значит первые две обмотки у вас включены согласовано, то есть правильно. Все подписанные концы V1-V2, U1-U2 вы угадали верно.



Бирки на них менять не нужно.

Если же напряжение между W1-W2 будет очень маленьким или его вообще не будет, то получается, что первые две обмотки вы включили по встречной схеме (неправильно). Бирки на одной из обмоток придется поменять местами.



Разобравшись с двумя фазами переходим к третьей. Здесь процедура та же самая. Соединяете между собой условные начало и конец W1 и U2, а на U1 и W2 подаете 220V.

Замеры делаете между выводами V1 и V2. Если угадали, то двигатель может даже запуститься на двух фазах, ну или по крайней мере между V1 и V2 будет несколько вольт.



Если нет, то просто поменяйте местами бирки W1 и W2.

Второй метод определения начала и конца обмоток еще более простой.

Сперва находите три разные обмотки, как было указано выше. Соединяете их последовательно (условный конец первой с началом второй U2-V1, а конец второй с началом третье V2-W1).

На два оставшихся вывода U1-W2 подаете напряжение 220В. После этого поочередно подносите лампочку к концам каждой из обмоток (U1-U2, V1-V2, W1-W2).

Если она горит везде с одинаковой яркостью, то вы угадали со всеми выводами.

Если яркость будет отличаться, это говорит о том, что данная обмотка перевернута по отношению к двум другим.

На ней бирки нужно поменять местами. Вообще-то по ТБ с лампочкой в качестве контрольки уже давно запрещено работать, поэтому вместо нее лучше используйте мультиметр с функцией замера напряжения.

Как узнать частоту вращения вала двигателя

Для определения частоты по первому способу вам потребуется обычный китайский стрелочный мультиметр (аналоговый, не электронный!).

Определять частоту нужно при положении переключателя мультиметра в режиме измерения тока (100мА). Далее подключаете измерительные щупы в соответствующие разъемы:

  • один в COM (общий)
  • другой в V, Ом, мА (замер напряжения, сопротивления, тока)

Вскрываете распредкоробку БРНО (блок расключения начала обмоток движка).

Обязательно отключаете питание и проверяете на клеммах отсутствие напряжения!

После этого одним щупом дотрагиваетесь до начала обмотки (любой), а другим до провода, являющегося концом этой же обмотки. Чтобы ничего не перепутать ориентируйтесь по обозначениям на бирках.

Вручную медленно проворачиваете вал на один оборот. В этот момент стрелка на мультиметре начнет отклоняться от своего нулевого значения.



Причем несколько раз. Вам нужно посчитать количество таких отклонений. Что это в итоге дает?

Дело в том, что количество отклонений на один оборот вала соответствует количеству полюсов и напрямую связано с синхронной частотой вращения двигателя (1500 об/мин, 3000 об/мин и т.д.)

Вот таблица такой зависимости:

Помимо такого простейшего есть и более технологичный способ определения частоты вращения вала.

Определение числа оборотов двигателя по диктофону на смартфоне

Для этого вам понадобится современный смартфон с установленной на нем программой диктофона.

При этом запись должна сохраняться и отображаться в графическом виде. Такое к примеру умеет делать прога TapeMachine.

Если у вас подобной нет, придется записать файл в формате mp3, после чего открыть его на компьютере в аудиоредакторе. Дабы ничего не скачивать, воспользуйтесь популярными онлайн сервисами.

Кладете смартфон рядом с двигателем и запускаете движок на холостом ходу. После чего к валу, где должна стоять шпонка, прикладываете жало отвертки.

Диктофон в этот момент должен фиксировать и записывать исходящие звуки ударов отвертки о ребра прорези под шпонку. Если у вас на валу установлен ролик, то можно на конец вала накрутить медную проволоку, а вместо отвертки взять кусок плотного картона (наждачку).

Удары в этом случае будут передаваться от проволоки к картонке. Поработав секунд десять, двигатель можно выключать.

После чего приступаете к анализу графической записи. Тонкая полоса — это звук работы вала.

Большие пики – моменты ударов отвертки. Выберите из всей записи наиболее удачный отрезок и посчитайте количество пиков в 1-ой секунде.

Допустим, их получилось 25шт. В минуту это дает 25*60=1500 оборотов.

Это и есть ваша синхронная частота вращения вала.

Определение мощности по габаритам

Итак, частоту вращения мы узнали, переходим к самой мощности. Для этого вам нужно измерить габаритные размеры движка.

Что сюда входит?

  • диаметр вала
  • длина вылета вала
  • его высота над лапами (высота оси вращения)
  • расстояние между лапами (длина, ширина)

Если у вас движок фланцевый, в этом случае необходимо сделать:

  • замер диаметра фланца
  • а также диаметр самих отверстий на фланце

Для более точных замеров используйте штангенциркуль, а не линейку. Получив и записав результаты, переходим к заводским табличным данным. Вот эти параметры:

Таблица 1 – Определение мощности по валу двигателя

Таблица 2 – Определение мощности по расстоянию между лапами

Таблица 3 – Определение мощности по диаметру фланца

Сравнив полученные цифры с табличными данными, вы без какого-либо подключения к эл.сети узнаете мощность вашего движка.

Определение мощности по току

Если у вас “в поле” нет под рукой вышеуказанных таблиц, зато имеются токоизмерительные клещи, рассчитать мощность электродвигателя можно по результатам замеров при его работе под напряжением.

Для этого отключаете рубильник питания агрегата и вскрываете брно. Провода в нем уложены как правило очень плотно, чтобы подлезть к ним клещами, придется их временно распрямить и развести между собой.

С самих клемм ничего откидывать не нужно. После этого включаете эл.двигатель под напряжение и даете ему несколько минут поработать под нагрузкой (не на холостом ходу!)

Токоизмерительными клещами обхватываете одну из фаз и записываете данные замера.

Помимо тока нужно знать еще и фактическое напряжение. Измерение делаете между фаз приходящего кабеля питания.

Далее, чтобы вычислить мощность, воспользуйтесь известной формулой:

Подставив в нее данные (U в киловольтах!, а ток в амперах) вы узнаете полную мощность движка в кВа. При этом следует учесть, что мощность эл.двигателя не зависит от схемы соединения обмоток статора, будь то треугольник или звезда.


Просто вы получите другие данные по току и напряжению, значение же самой мощности останется прежним.

Дабы узнать мощность электродвигателя в кВт, т.е. на валу, достаточно умножить полученное значение на cosϕ (коэфф. мощности=0,75-0,85) и на КПД (0,75-0,95).

Если у вас нет точных данных этих величин (что чаще всего и наблюдается), подставьте усредненные параметры:

Полученный результат округляете до целого и узнаете искомую мощность.

Источники - //cable.ru, Кабель.РФ

Статьи по теме

Движение по окружности, угловая скорость, частота, период, центростремительное ускорение. Формулы, определения, пояснения

Тестирование онлайн

Так как линейная скорость равномерно меняет направление, то движение по окружности нельзя назвать равномерным, оно является равноускоренным.

Угловая скорость

Выберем на окружности точку 1. Построим радиус. За единицу времени точка переместится в пункт 2. При этом радиус описывает угол. Угловая скорость численно равна углу поворота радиуса за единицу времени.

Период и частота

Период вращения T - это время, за которое тело совершает один оборот.

Частота вращение - это количество оборотов за одну секунду.

Частота и период взаимосвязаны соотношением

Связь с угловой скоростью

Линейная скорость

Каждая точка на окружности движется с некоторой скоростью. Эту скорость называют линейной. Направление вектора линейной скорости всегда совпадает с касательной к окружности. Например, искры из-под точильного станка двигаются, повторяя направление мгновенной скорости.

Рассмотрим точку на окружности, которая совершает один оборот, время, которое затрачено - это есть период T. Путь, который преодолевает точка - это есть длина окружности.

Центростремительное ускорение

При движении по окружности вектор ускорения всегда перпендикулярен вектору скорости, направлен в центр окружности.

Используя предыдущие формулы, можно вывести следующие соотношения

Точки, лежащие на одной прямой исходящей из центра окружности (например, это могут быть точки, которые лежат на спице колеса), будут иметь одинаковые угловые скорости, период и частоту. То есть они будут вращаться одинаково, но с разными линейными скоростями. Чем дальше точка от центра, тем быстрей она будет двигаться.

Закон сложения скоростей справедлив и для вращательного движения. Если движение тела или системы отсчета не является равномерным, то закон применяется для мгновенных скоростей. Например, скорость человека, идущего по краю вращающейся карусели, равна векторной сумме линейной скорости вращения края карусели и скорости движения человека.

Земля участвует в двух основных вращательных движениях: суточном (вокруг своей оси) и орбитальном (вокруг Солнца). Период вращения Земли вокруг Солнца составляет 1 год или 365 суток. Вокруг своей оси Земля вращается с запада на восток, период этого вращения составляет 1 сутки или 24 часа. Широтой называется угол между плоскостью экватора и направлением из центра Земли на точку ее поверхности.

Согласно второму закону Ньютона причиной любого ускорения является сила. Если движущееся тело испытывает центростремительное ускорение, то природа сил, действием которых вызвано это ускорение, может быть различной. Например, если тело движется по окружности на привязанной к нему веревке, то действующей силой является сила упругости.

Если тело, лежащее на диске, вращается вместе с диском вокруг его оси, то такой силой является сила трения. Если сила прекратит свое действие, то далее тело будет двигаться по прямой

Рассмотрим перемещение точки на окружности из А в В. Линейная скорость равна vA и vB соответственно. Ускорение - изменение скорости за единицу времени. Найдем разницу векторов.

Разница векторов есть . Так как , получим

В системе отсчета, связанной с колесом, точка равномерно вращается по окружности радиуса R со скоростью , которая изменяется только по направлению. Центростремительное ускорение точки направлено по радиусу к центру окружности.

Теперь перейдем в неподвижную систему, связанную с землей. Полное ускорение точки А останется прежним и по модулю, и по направлению, так как при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой ускорение не меняется. С точки зрения неподвижного наблюдателя траектория точки А — уже не окружность, а более сложная кривая (циклоида), вдоль которой точка движется неравномерно.

Мгновенная скорость определяется по формуле

Период и частота обращения | Физика

Равномерное движение по окружности характеризуют периодом и частотой обращения.

Период обращения — это время, за которое совершается один оборот.

Если, например, за время t=4 с тело, двигаясь по окружности, совершило n = 2 оборота, то легко сообразить, что один оборот длился 2 с. Это и есть период обращения. Обозначается он буквой T и определяется по формуле

Итак, чтобы найти период обращения, надо время, за которое совершено n оборотов, разделить на число оборотов.

Другой характеристикой равномерного движения по окружности является частота обращения.

Частота обращения — это число оборотов, совершаемых за 1 с. Если, например, за время t = 2 с тело совершило n = 10 оборотов, то легко сообразить, что за 1 с оно успевало совершить 5 оборотов. Это число и выражает частоту обращения. Обозначается она греческой буквой ν (читается: ню) и определяется по формуле

Итак, чтобы найти частоту обращения, надо число оборотов разделить на время, в течение которого они произошли.

За единицу частоты обращения в СИ принимают частоту обращения, при которой за каждую секунду тело совершает один оборот. Эта единица обозначается так: 1/с или с-1 (читается: секунда в минус первой степени). Раньше эту единицу называли «оборот в секунду», но теперь это название считается устаревшим.

Сравнивая формулы (6.1) и (6.2), можно заметить, что период и частота — величины взаимно обратные. Поэтому

Формулы (6.1) и (6.3) позволяют найти период обращения T, если известны число n и время оборотов t или частота обращения ν. Однако его можно найти и в том случае, когда ни одна из этих величин неизвестна. Вместо них достаточно знать скорость тела v и радиус окружности r, по которой оно движется. Для вывода новой формулы вспомним, что период обращения — это время, за которое тело совершает один оборот, т. е. проходит путь, равный длине окружности (lокр = 2πr, где π≈3,14— число «пи», известное из курса математики). Но мы знаем, что при равномерном движении время находится делением пройденного пути на скорость движения. Таким образом,

Итак, чтобы найти период обращения тела, надо длину окружности, по которой оно движется, разделить на скорость его движения.

Видео, не по теме но интересно

1. Что такое период обращения? 2. Как можно найти период обращения, зная время и число оборотов? 3. Что такое частота обращения? 4. Как обозначается единица частоты? 5. Как можно найти частоту обращения, зная время и число оборотов? 6. Как связаны между собой период и частота обращения? 7. Как можно найти период обращения, зная радиус окружности и скорость движения тела?

Обороты шпинделя: задаём оптимальную частоту вращения

Чтобы не ошибиться с "оборотами", надо знать всего две вещи: диаметр фрезы D (это просто) и скорость резания данного материала Vr (это тоже). Скорость резания можно подсмотреть здесь:

  • алюминий и алюминиевые сплавы — 200-400 м/мин,
  • латунь — 150-300 м/мин,
  • бронза — 100-150 м/мин,
  • бакелит — 50-100 м/мин,
  • ПВХ — 100-200 м/мин,
  • термопласты стандартные (акрил, нейлон и проч.) — 300-500 м/мин,
  • древесина — 300-400 м/мин,
  • нержавеющая сталь — 50-90 м/мин.

Теперь, когда мы всё это знаем, подставляем значения в формулу:

n = (1000 * Vr) / (3,14 * D),

где n — частота вращения шпинделя (об./мин), а всё остальное Вы уже знаете, потому что внимательно читали первое предложение 🙂

Например: режем древесину 6-миллиметровой фрезой. Смотрим в таблицу, где Vr для дерева = 300-400 м/мин. Значит, минимальное число n = (1000 * 300) / (3,14 * 6) = 15924 об./мин, а максимальное n = (1000 * 400) / (3,14 * 6) = 21231 об./мин. Какое именно значение выбирать, спросите Вы? Это зависит от качества сплава, из которого сделан инструмент, и от его длины. Если не уверены, то возьмите минимальное или близкое к нему.

Внимание: расчёты верны только для фрез со стандартным соотношением диаметра и рабочей длины — 1/3-1/5. При меньшем соотношении (при большей длине фрезы) обороты необходимо уменьшать!

Вернёмся к примеру. Еесли у нас не обычная фреза на 6 мм с рабочей длиной 22 мм, а удлинённая — допустим, с длиной 52 мм, обороты могут быть подобраны только экспериментально, начиная со стандартного  значения, делённого на 4 или даже 5. То есть, ставить надо не 16 тыс., а 3200 об/мин (16000 / 5) и, если не возникает посторонних шумов, понемногу увеличивать до устраивающих значений, при которых всё ещё не возникает вибраций.

Важно помнить, что частота вращения — это полдела, потому что ещё надо правильно выбрать подачу. Она может быть тем быстрее, чем выше "обороты" шпинделя, но с их увеличением неизбежно ускоряется и износ режущих кромок фрезы.

Системы управления: регулировка частоты вращения

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

Системы регулирования становятся все более совершенными, а быстрое развитие постоянно расширяет диапазон решений. На смену системам реле пришло программируемое оборудование (ПЛК). В свою очередь, ПЛК в настоящее время уступают место подстраиваемым системам на основе микропроцессоров. В этих статьях мы расскажем о некоторых системах управления и контроля, которые применяются на компрессорах наиболее распространенных типов. Здесь мы рассмотрим регулировку частоты вращения.

Как регулируется частота вращения воздушных компрессоров?

Компрессоры с приводом, частота вращения которого регулируется электронными устройствами, обеспечивают подачу сжатого воздуха в постоянном, очень узком диапазоне давления. В качестве примера такого решения можно привести частотный преобразователь, который регулирует частоту вращения обычного асинхронного двигателя. Чтобы отрегулировать производительность компрессора в точном соответствии с потреблением воздуха, требуется непрерывно и точно измерять давление в системе, а затем управлять частотным преобразователем двигателя и, следовательно, частотой вращения двигателя по сигналам давления. Давление в системе можно поддерживать с отклонением ±0,1 бар.

Другие статьи по этой теме

Системы управления: центральное управление

Узнайте больше о способах обработки сжатого воздуха и различных инструментах, используемых в этих процессах. Здесь мы поговорим о системах управления и контроля воздушных компрессоров.

Системы управления: мониторинг данных

Узнайте больше о различных способах обработки сжатого воздуха и инструментах, используемых в этих процессах. Здесь мы поговорим о системах управления и контроля воздушных компрессоров.

Центрифугирование: как определить ускорение (число g) в зависимости от скорости вращения и диаметра ротора

Центрифугирование – способ разделения неоднородных, дисперсных жидких систем на фракции по плотности под действием центробежных сил. Центрифугирование осуществляют в центрифугах, принцип работы которых основан на создании центробежной силы, увеличивающей скорость разделения компонентов смеси по сравнению со скоростью их разделения только под влиянием силы тяжести. Разделение веществ с помощью центрифугирования основано на разном поведении частиц в центробежном поле. В центробежном поле частицы, имеющие разную плотность, форму или размеры, осаждаются с разной скоростью.

Скорость осаждения, или седиментации, зависит от центробежного ускорения (g), прямо пропорционального угловой скорости ротора (w, рад/с) и расстоянию между частицей и осью вращения (r, см): g = v2x r. Поскольку один оборот ротора составляет радиан, то угловую скорость можно записать так: v = p x n/60, где n – скорость в оборотах в минуту, π - константа, выражающая отношение длины окружности к длине её диаметра. Угловая скорость – характеристика скорости вращения тела, измеряется обычно в радианах в секунду, полный оборот (360°) составляет радиан.

Центробежное ускорение тогда будет равно: g =p2x r x n2/900.

Центробежное ускорение обычно выражается в единицах g (ускорение свободного падения, равное 980 м/с2) и называется относительным центробежным ускорением (ОЦУ), т.е. ОЦУ=g/980 или ОЦУ = 1,11 x 10-5 x r x n2 .

Относительное ускорение центрифуги (rcf) задается, как кратное от ускорения свободного падения (g). Оно является безразмерной величиной и служит для сравнения производительности разделения и осаждения. Относительное ускорение центрифуги (rcf) зависит от частоты вращения и радиуса центрифугирования.

Существует номограмма, выражающая зависимость относительного ускорения центрифуги (rcf) от скорости вращения ротора (n) и радиуса (r) – среднего радиуса вращения столбика жидкости в центрифужной пробирке (т.е. расстояния от оси вращения до середины столбика жидкости). Радиус измеряется (см) от оси вращения ротора до середины столбика жидкости в пробирке, когда держатель находится в положении центрифугирования.

Номограмма для определения относительного ускорения центрифуги (rcf) в зависимости от скорости вращения и диаметра ротора

r – радиус ротора, см

n – скорость вращения ротора, оборотов в минуту

rcf (relative centrifuge force) – относительное ускорение центрифуги

Радиус центрифугирования rmax– это расстояние от оси вращения ротора до дна гнезда ротора.

Для определения ускорения с помощью линейки совмещаем значения радиуса и числа оборотов на и на шкале rcf определяем его величину.

Пример: на шкале А отмечаем значение rрадиуса для ротора – 7,2 см, на шкале С отмечаем значение скорости ротора –14,000 об/мин, соединяем эти две точки. Точка пересечения образованного отрезка со шкалой В показывает значение ускорения для данного ротора. В данном случае ускорение равно 15’000.

Основные определения и формулы

Скорость резания V (м/мин) – это окружная скорость перемещения режущих кромок фрезы. Эта величина определяет эффективность обработки и лежит в рекомендованных для каждого инструментального материала пределах. За один оборот фрезы точка режущей кромки, находящаяся на окружности фрезы диаметра D (мм), сможет пройти путь, равный длине окружности, то есть πD. Для того чтобы определить длину пути, пройденного точкой за одну минуту, нужно умножить длину пути за один оборот на частоту вращения фрезы, то есть πDN (мм/мин). Таким образом, формула для определения скорости резания будет следующей:

V = πDN/1000 (мм/мин).

Частота вращения шпинделя N (об/мин) равняется числу оборотов фрезы в минуту. Вычисляется в соответствии с рекомендованной для данного типа обработки скоростью резания:

N = 1000V/nD (об/мин).

При фрезеровании различают минутную подачу, подачу на зуб и подачу наоборот фрезы.

Подача на зуб Fz (мм/зуб) – величина перемещения фрезы или рабочего стола с заготовкой за время поворота фрезы на один зуб.

Подача на оборот Fo (мм/об) – величина перемещения фрезы или рабочего стола с заготовкой за один оборот фрезы. Подача на оборот равняется произведению подачи на зуб на число зубьев фрезы Z:

Fo = FzZ (мм/об).

Минутной подачей Fm (мм/мин) называется величина относительного перемещения фрезы или рабочего стола с заготовкой за одну минуту. Минутная подача равняется произведению подачи на оборот на частоту вращения фрезы:

Fm = FoN = FzZN (мм/мин).

Глубиной фрезерования h (мм) называется расстояние между обработанной и необработанной поверхностями, измеряемое вдоль оси фрезы.

Шириной фрезерования b (мм) называется величина срезаемого припуска, измеренная в радиальном направлении, или ширина контакта заготовки и инструмента.

Производительность снятия материала Q (см3) – это объем удаляемого материала в единицу времени, определяемый глубиной, шириной обработки и величиной подачи.

Q = (h × b × Fm)/1000.

Калькулятор скорости

Калькулятор скорости - это инструмент, который помогает определить среднюю скорость движущегося объекта на основе пройденного расстояния за определенное время. Если вы тестируете свой новый автомобиль, или просто собираетесь совершить пробежку или велосипед, этот калькулятор вам пригодится, если вы хотите узнать, как определить среднюю скорость.

В статье ниже вы можете найти много ценной информации, например, какова формула средней скорости. Мы также предоставим вам несколько любопытных фактов о скорости (например,г., скорость звука). Воспользуйтесь этим калькулятором скоростного расстояния и, наконец, найдите ответ на вопрос , как быстро я еду?

Скорость, расстояние, время

Мы все слышали о speed , но насколько вы уверены в своем понимании этой концепции? Скорость, по определению, связана с физикой. Однако, когда вы думаете об этом, вы не видите векторов и формул из учебника, а вместо этого видите велосипедиста, летающий самолет или стрелку спидометра.Мы больше ассоциируем скорость с движущимися объектами, чем с научными уравнениями. Более того, у нас есть чувство, которое говорит нам, насколько быстро мы путешествуем, то есть мы можем определить, быстро ли мы движемся или нет. Например, когда вы едете на машине со скоростью 50 км / ч, это не слишком быстро по сравнению с максимальной скоростью автомобиля, но когда вы едете на велосипеде с той же скоростью, она сильно падает. Итак, мы можем сказать, что человеческое восприятие скорости относительно.

Автомобили и поезда измеряют скорость в километрах в час (км / ч) или в милях в час (миль / ч), а на самолетах и ​​кораблях мы обычно используем узлы (узлы).С другой стороны, физики чаще всего используют базовые единицы СИ - метры в секунду (м / с). За этими единицами скрывается определение скорости, и мы можем познакомиться с ним, изучив их. Скорость зависит от расстояния и времени. Единицы скорости определяются как единицы пройденного расстояния, разделенные на единицы времени, и это общее представление о скорости. Проще говоря - скорость - это расстояние, пройденное за единицу времени .

Как быстро я еду? - виды скорости

Скорость - неточный термин - есть несколько более точных значений, и их не следует путать друг с другом.Рассмотрим разницу между мгновенной скоростью , средней скоростью и скоростью вращения . Для целей двух первых мы попытаемся визуализировать это на примере вождения автомобиля.

Вы едете по длинной открытой трассе. Вы смотрите на спидометр своей машины; он читает 100 километров в час. Отсюда вы узнаете, как далеко вы проедете, если будете поддерживать постоянную скорость. Мы знаем, что на практике поддерживать постоянную скорость практически невозможно (хотя на шоссе с круиз-контролем это почти возможно), и наша скорость все время более или менее колеблется.Фактическое расстояние, которое вы преодолеете за час, - это среднее значение всех этих скоростей. Вывод - средняя скорость - это общее расстояние, пройденное за единицу времени (например, за час).

Итак, что на самом деле означает цифра, которую показывает ваш спидометр? Это ваша мгновенная скорость; ваша скорость именно в этот момент. Согласно определению из учебника, мгновенная скорость - это изменение положения объекта, x, между двумя моментами времени, t₁ и t₂ (где этот временной интервал приближается к нулю, т.е.е., t₂ - t₁ -> 0).

Скорость вращения - это немного другой термин, относящийся скорее к вращающимся объектам, чем к объектам, которые меняют свое положение в пространстве. Соответственно, частота вращения - это количество полных оборотов, которые объект делает за единицу времени . Он выражается в радианах в секунду (рад / с) или в оборотах в минуту (об / мин). Мы не будем уделять больше внимания этой теме, потому что это не является целью данного калькулятора скорости и расстояния. Если вы хотите узнать больше об угловой скорости, воспользуйтесь нашим калькулятором углового ускорения или калькулятором рациональной кинетической энергии.

Формула средней скорости

Поскольку основная цель этого калькулятора - вычисление средней скорости, давайте более подробно рассмотрим эту тему. Средняя скорость измеряется в единицах расстояния за время, а формула средней скорости выглядит так:

средняя скорость = общее расстояние / общее время

Типичными единицами измерения являются километры в час (км / ч), мили в час (миль / ч), метры в секунду (м / с) и футы в секунду (фут / с). В нашем калькуляторе миль / ч единицей измерения по умолчанию является миль / час (км / ч для стран с метрическими единицами), но вы можете переключаться между любыми обычными единицами измерения.

Калькулятор скорости - как найти свою среднюю скорость?

Использовать этот скоростной калькулятор расстояния очень просто, и вы сразу же получите результат. Ознакомьтесь с пунктами ниже, чтобы узнать, как правильно пользоваться этим калькулятором:

  1. Сначала нужно определить расстояние . Это может быть, например, расстояние, которое вы проехали от дома до другого города. Введите это в соответствующее поле.
  2. Теперь необходимо определить время , которое потребовалось для преодоления определенного расстояния.Введите это в калькулятор.
  3. И вот она, вы получите средней скорости .

Вы также можете нажать кнопку расширенного режима , вы получите доступ к дополнительным функциям этого калькулятора средней скорости. Здесь вы можете сравнить, какая разница во времени будет, если объект движется с другой средней скоростью ( положительное значение , если объект движется в течение более длительного времени, и отрицательное значение , если объект движется более короткое время). время).

Средняя скорость в сравнении со средней скоростью

Скорость и скорость могут показаться одним и тем же, но это не так. Скорость - это скалярная величина, она определяется только величиной. Проще говоря, он сообщает вам, насколько быстро движется объект. С другой стороны, скорость - это вектор - она ​​определяется не только величиной, но и направлением. Он сообщает вам скорость, с которой объект меняет свое положение.

Представьте, что вы ведете машину на 100 метров вперед, а затем на 100 метров назад. Вы будете двигаться с определенной средней скоростью в каждом направлении, но у вас будет нулевая средняя скорость, поскольку скорость измеряется как скорость, с которой изменяется положение автомобиля, и, в целом, автомобиль не менял своего положения.Таким образом, достаточно сказать, что средняя скорость автомобиля составляла 50 миль в час, но при вычислении скорости нам придется добавить направление, скажем, 50 миль в час на восток.

И если вы хотите знать, насколько быстро меняется ваша скорость или скорость, вам нужно рассчитать ускорение.

У вас есть потребность ... жажда скорости? Взгляните на некоторые интересные факты и поразительные цифры в случае скорости различных предметов и животных!

Ничто не может двигаться быстрее скорости света, даже если принять во внимание, что скорость является относительной мерой.Свет движется со скоростью 299 792 458 метров в секунду, что примерно дает 300 000 километров в час или 186 000 миль в секунду. Время, необходимое для того, чтобы свет от Солнца достиг Земли, составляет около 8 минут.

Звук движется по воздуху со скоростью около 343 метров в секунду, что составляет 1234,8 км / ч или 767 миль в час (при 20 ° C / 68 ° F). Это означает, что звуковой волне в воздухе требуется около 2,9 секунды, чтобы пройти один километр, или 4,7 секунды, чтобы пройти милю - эти данные могут быть полезны охотникам за штормами для определения расстояния освещения.В 2012 году австриец Феликс Баумгартнер преодолел звуковой барьер (своим телом!) Во время свободного падения с 228 000 футов. Он достиг скорости 833,9 миль в час. Чтобы поместить это в контекст, типичный пассажир реактивного самолета летит на высоте 33 000–35 000 футов со скоростью около 500 миль в час (в зависимости от типа самолета и скорости ветра).

Вы, наверное, слышали, что самое быстрое животное на земле - гепард, и это правда. Его максимальная скорость действительно невероятна, и, согласно последним исследованиям, он может развивать скорость до 58 миль в час! Еще один удивительный пример - соколы-сапсаны.Они могут развивать скорость, превышающую ... 200 миль в час в воздухе! В воде самое быстрое животное - атлантический парусник - 68 миль в час в воде.

А как насчет людей? Спринтер Усэйн Болт - самый быстрый человек в истории, его скорость составляет 27,44 миль в час. Что интересно, ученые обнаружили, что человек, живший 20 000 лет назад в Австралии (по имени Т8), бежал со скоростью 23 мили в час. Обратите внимание, он делал это босиком по грязи, в то время как Болт использует современные кроссовки и специальную дорожку.

FAQ

Скорость такая же, как и скорость?

Скорость и скорость почти одинаковы. - фактически единственное различие между ними состоит в том, что скорость - это скорость с направлением .Скорость - это так называемая скалярная величина, то есть ее можно описать одним числом (насколько быстро вы движетесь). Это также величина скорости. Скорость, качество вектора, должна иметь как величину, так и направление, например путешествие на 90 миль в час на юго-восток.

Какая скорость движения самая экономичная?

В то время как самая экономичная скорость движения изменяется с каждым автомобилем , общее мнение таково, что составляет около 50 миль в час (80 км / ч) .Однако есть еще несколько вещей, которые вы можете сделать для максимальной эффективности. Во-первых, постарайтесь поддерживать постоянную скорость , это заставит ваш двигатель работать максимально эффективно - используйте круиз-контроль на квартирах, если он у вас есть. Во-вторых, двигайтесь на максимально возможной передаче в пределах скорости , это снова помогает вашему двигателю работать с максимальной экономичностью. Другие советы включают в себя , отключив кондиционер и оставив в машине как можно меньше веса .

Могут ли Карты Google сказать мне мою скорость?

Карты Google могут сказать вам вашу скорость, в них есть встроенный спидометр , который в настоящее время доступен только для пользователей Android.Он включен по умолчанию, но чтобы убедиться, что он включен, перейдите в настройки → настройки навигации , и в меню параметров вождения будет ползунок для него. Это полезно, так как , он изменит цвет, если вы превысите предел - так что вам не придется отводить глаза от дороги. Вы также можете сообщить о камерах контроля скорости и ловушках , но только если вы находитесь в режиме навигации.

Как рассчитать миль / ч в секундах?

  1. Определите текущую скорость в км / ч или миль / ч.
  2. Разделите его на 60, чтобы получить километры в минуту или мили в минуту.
  3. Снова разделите на 60, получив километры в секунду или мили в секунду.
  4. Или разделите его на 3600 для прямого преобразования.

Какие бывают скорости?

Speed ​​имеет много разных типов и терминов для ее описания:

  • Скорость - насколько быстро движется объект.
  • Скорость - насколько быстро объект движется в определенном направлении.
  • Acceleration - насколько быстро объект достигает определенной скорости.
  • Постоянная скорость - объект движется с одинаковой скоростью.
  • Переменная скорость - объект, движущийся с изменяющейся скоростью.
  • Средняя скорость - пройденное расстояние, разделенное на время прохождения.
  • Мгновенная скорость - скорость на конкретном экземпляре.

Что такое единица измерения скорости?

Единица измерения скорости - это расстояние во времени , поскольку она определяется как количество времени, которое требуется объекту, чтобы преодолеть определенное расстояние.Базовая единица измерения или СИ - метры в секунду , но это не очень практично в повседневной жизни. Вы, вероятно, больше знакомы с такими единицами измерения, как километра в час, мили в час и узлов. Любое расстояние во времени - это единица скорости, поэтому другие единицы скорости включают нанометры за две недели, Boeing 787 за солнечный год или бананы по Фридману.

Как вы переводите между миль / ч и км / ч?

в преобразовать из миль в час в километры в час :

  1. Оцените скорость.
  2. Умножьте значение на 1,6.

в преобразовать километры в час в мили в час :

  1. Оцените скорость.
  2. Умножьте значение на 0,62.

Если у вас нет калькулятора под рукой (например, вы за рулем), удобно использовать последовательность Фибоначчи (1, 1, 2, 3, 5, 8…). Возьмите число, следующим в последовательности будут километры, если предыдущее было в милях (например, 50 миль в час - это примерно 80 км в час).

Как определить конечную скорость?

Если у вас средняя и начальная скорость :

  1. Умножьте среднюю скорость на 2.
  2. Вычтите начальную скорость.
  3. Осталась конечная скорость .

Если у вас начальная скорость, ускорение и время :

  1. Умножьте время и ускорение.
  2. Добавьте к этому числу начальную скорость.
  3. Наслаждайтесь своим расчетом .

По какой формуле рассчитывается средняя скорость?

Самая распространенная формула для средней скорости - это расстояние между пройденным расстоянием и затраченным временем .Другая формула: если у вас начальная и конечная скорость , сложите их вместе и разделите на 2.

Какие бывают типы ускорения?

Существует двух типов ускорения: среднее и мгновенное . Среднее ускорение - это изменение скорости , деленное на изменение времени , и это то, как движение объекта изменяется со временем в среднем. Мгновенное ускорение - это производная скорости по времени или предел среднего ускорения за бесконечно малый период времени.Он используется для определения точного ускорения объекта в определенный момент времени.

Измерение скорости объекта: физическая лаборатория - видео и стенограмма урока

Шаги физической лаборатории

Для этой физической лаборатории вам понадобятся:

  • Бейсбольный мяч или другой маленький мяч
  • Автомобиль с постоянной скоростью (или любой моторизованный автомобиль с батарейным питанием, который продолжает движение самостоятельно)
  • Секундомер
  • Рулетка или линейка
  • Клейкая лента

Шаг 1. Поместите кабину постоянной скорости на поверхность так, чтобы перед ней оставалось достаточно места.Изолентой отметьте стартовую позицию автомобиля, поместив кусок прямо за задние колеса.

Шаг 2: Измерьте расстояние от ленты, несколько метров вдоль пола (чем длиннее, тем лучше), и поместите второй кусок изоленты. Запишите общее расстояние.

Шаг 3: Включите моторизованный автомобиль, поместите его перед стартовой лентой и отпустите, одновременно запустив секундомер.

Шаг 4. Остановите секундомер, когда он достигнет второго отрезка ленты, и запишите время в таблице данных, которая выглядит примерно так:

Пример таблицы данных

Шаг 5: Повторите эксперимент не менее пяти раз и запишите все испытания.

Шаг 6: Найдите среднее значение пяти или более испытаний, сложив числа и разделив их на количество выполненных вами испытаний.

Шаг 7: Рассчитайте скорость вашего автомобиля по формуле: скорость равна расстоянию, разделенному на время.

Вот и все; вы измерили скорость машины. Чтобы сделать это как можно точнее, вам следует попытаться добраться до второго отрезка ленты раньше, чем это сделает машина - линия глаз важна для точных измерений. Когда вы что-либо измеряете, ваш глаз должен быть прямо над предметом, на который вы смотрите, или рядом с ним.

Теперь мы можем попробовать сделать то же самое с бейсбольным мячом, сбросив его с высоты.

Итак. Шаг 8: Измерьте высоту вдоль стены или ножки стола и отметьте ее куском изоленты.

Шаг 9: Отпустите бейсбольный мяч нижним краем вдоль отметки и одновременно включите секундомер.

Шаг 10: Остановите секундомер, когда мяч ударяется о землю (используйте глаза, а не звук, потому что скорость света выше скорости звука) и запишите время.

Шаг 11: Найдите среднее значение пяти испытаний и выполните те же вычисления, что и для автомобиля постоянной скорости.

Здесь важно отметить, что на этот раз ваш ответ - СРЕДНЯЯ скорость мяча. Падающий объект ускоряется - его скорость постоянно меняется. Итак, все, что вы можете сделать с помощью этого эксперимента, - это определить среднюю скорость падения.

Краткое содержание урока

Скорость - это скорость изменения положения объекта, измеряемая в метрах в секунду.Уравнение скорости простое: расстояние, разделенное на время. Вы берете пройденное расстояние (например, 3 метра) и делите его на время (три секунды), чтобы получить скорость (один метр в секунду).

Следовательно, для вычисления скорости объекта необходимо измерить расстояние и время, необходимое для прохождения этого расстояния. Измерение скорости объекта легко, если вы проводите тщательные измерения и используете линию взгляда, чтобы сделать ее как можно более точной. Если скорость объекта постоянна, вы сможете рассчитать эту постоянную скорость.Если скорость меняется, вы можете узнать среднюю скорость во время движения. И это действительно все.

Результаты обучения

Этот урок может помочь вам:

  • Прочтите определение скорости
  • Определите уравнение скорости
  • Запомните и выполните шаги физической лаборатории, необходимые для определения средней скорости объекта

Скорость и скорость

Скорость и скорость

Скорость - это то, насколько быстро что-то движется.

Скорость - это скорость в направлении .

Говоря, что Собака Ариэль бежит со скоростью 9 км / ч, (километров в час) - это скорость.

Но сказать, что он бежит 9 км / ч на запад - это скорость.

Скорость Скорость
Имеет: величина звездная величина и направление
Пример: 60 км / ч 60 км / ч Север
Пример: 5 м / с 5 м / с вверх

Представьте, что что-то движется вперед и назад очень быстро: у него высокая скорость, но низкая (или нулевая) скорость.

Скорость

Скорость измеряется как расстояние, пройденное с течением времени.

Скорость = Расстояние Время

Пример: автомобиль проезжает 50 км за час.

Его средняя скорость 50 км в час (50 км / ч)

Скорость = Расстояние Время знак равно 50 км 1 час

Мы также можем использовать эти символы:

Скорость = Δs Δt

Где Δ (« Delta ») означает «изменение», а

  • s означает расстояние («s» для «пробела»)
  • т означает время

Пример: вы пробегаете 360 м за 60 секунд.

Скорость = Δs Δt

= 360 м 60 секунд

= 6 м 1 секунда

Итак, ваша скорость составляет 6 метров в секунду (6 м / с).

Квартир

Скорость обычно измеряется в:

  • метра в секунду (м / с или мс -1 ), или
  • километров в час (км / ч или км ч -1 )

км - это 1000 м, а в часе 3600 секунд, поэтому мы можем преобразовать следующим образом (см. Метод преобразования единиц, чтобы узнать больше):

1 метр 1 с × 1 км 1000 м × 3600 с 1 ч знак равно 3600 м · км · с 1000 с · м · ч знак равно 3.6 км 1 ч

Так 1 м / с равна 3,6 км / ч

Пример: Что такое 20 м / с в км / ч?

20 м / с × 3,6 км / ч 1 м / с = 72 км / ч

Пример: Что такое 120 км / ч в м / с?

120 км / ч × 1 м / с 3,6 км / ч = 33,333 ... м / с

Средняя и мгновенная скорость

В примерах до сих пор вычисляется средняя скорость : как далеко что-то перемещается за период времени.

Но скорость может меняться со временем. Автомобиль может ехать быстрее и медленнее, может даже останавливаться на светофоре.

Итак, есть также мгновенная скорость : скорость в мгновенных во времени. Мы можем попытаться измерить его, используя очень короткий промежуток времени (чем короче, тем лучше).

Пример: Сэм использует секундомер и измеряет 1,6 секунды, когда машина проезжает между двумя столбами на расстоянии 20 м друг от друга. Что такое мгновенная скорость

?

Что ж, мы не знаем точно, так как машина могла ускоряться или замедляться в течение этого времени, но мы можем оценить:

20 метров 1.6 с = 12,5 м / с = 45 км / ч

Это действительно все еще средняя, ​​но близкая к мгновенной скорости.

Постоянная скорость

Когда скорость не меняется, она постоянная .

Для постоянной скорости средняя и мгновенная скорости одинаковы.

Скорость

Скорость - это скорость в направлении .

На самом деле это вектор ...

... поскольку он имеет звездную величину и направление

Поскольку направление важно, скорость использует смещение вместо расстояния:

Скорость = Расстояние Время

Скорость = Рабочий объем Время в направлении.

Пример: вы идете от дома до магазина за 100 секунд, какова ваша скорость и какова ваша скорость?

Скорость = 220 кв.м 100 с = 2,2 м / с

Скорость = 130 кв.м 100 с Восток = 1,3 м / с Восток

Вы забыли свои деньги, поэтому поворачиваетесь и возвращаетесь домой еще через 120 секунд: какова ваша скорость и скорость туда и обратно?

Общее время 100 с + 120 с = 220 с:

Скорость = 440 кв.м 220 с = 2.0 м / с

Скорость = 0 м 220 с = 0 м / с

Да, скорость равна нулю, когда вы закончили с того места, где начали.

Узнайте больше на Vectors.

Родственник

Движение относительно. Когда мы говорим, что что-то «покоится» или «движется со скоростью 4 м / с», мы забываем сказать «относительно меня» или «относительно земли» и т. Д.

Подумайте вот о чем: вы действительно стоите на месте? Вы находитесь на планете Земля, которая вращается со скоростью 40 075 км в день (около 1675 км / ч или 465 м / с) и движется вокруг Солнца со скоростью около 100 000 км / ч, которое само движется через Галактику.

В следующий раз, когда вы будете гулять, представьте, что вы неподвижны, и это мир движется у вас под ногами. Чувствует себя прекрасно.

Это все относительно!

Уравнения для скорости, скорости и ускорения

Обновлено 15 декабря 2020 г.

Карен Дж. Блаттлер

Проблемы, связанные с вычислением скорости, скорости и ускорения, обычно возникают в физике. Часто эти задачи требуют расчета относительного движения поездов, самолетов и автомобилей.Эти уравнения также могут применяться к более сложным задачам, таким как скорости звука и света, скорость планетарных объектов и ускорение ракет.

Формула скорости

Скорость означает расстояние, пройденное за определенный период времени. Обычно используемая формула для скорости вычисляет среднюю скорость, а не мгновенную скорость. Расчет средней скорости показывает среднюю скорость всего путешествия, а мгновенная скорость показывает скорость в любой данный момент поездки.Спидометр автомобиля показывает мгновенную скорость.

Среднюю скорость можно найти, используя общее пройденное расстояние, обычно обозначаемое как d, разделенное на общее время, необходимое для прохождения этого расстояния, обычно обозначаемое как t. Итак, если автомобилю требуется 3 часа, чтобы преодолеть общее расстояние в 150 миль, средняя скорость равна 150 миль, разделенным на 3 часа, что равняется средней скорости 50 миль в час:

\ frac {150} {3} = 50

Мгновенная скорость - это расчет скорости, который будет обсуждаться в разделе скорости.

Единицы скорости показывают длину или расстояние во времени. Мили в час (мили / час или миль в час), километры в час (км / час или км / ч), футы в секунду (фут / с или фут / сек) и метры в секунду (м / с) - все указывают на скорость.

Формула скорости

Скорость - это векторное значение, означающее, что скорость включает направление. Скорость равна пройденному расстоянию, деленному на время движения (скорость) плюс направление движения. Например, скорость поезда, идущего на 1500 километров к востоку от Сан-Франциско за 12 часов, будет составлять 1500 км, разделенных на 12 часов к востоку, или 125 км / ч к востоку.

Возвращаясь к проблеме скорости автомобиля, представьте, что две машины начинают движение из одной и той же точки и едут с одинаковой средней скоростью 50 миль в час. Если одна машина едет на север, а другая - на запад, машины не оказываются в одном и том же месте. Скорость машины, идущей на север, будет 50 миль в час на север, а скорость машины, идущей на запад, будет 50 миль в час на запад. Их скорости разные, хотя их скорости одинаковы.

Мгновенная скорость, чтобы быть полностью точной, требует вычисления для оценки, потому что для приближения к «мгновенной» требуется сокращение времени до нуля.Однако можно сделать приближение, используя уравнение: мгновенная скорость (v i ) равна изменению расстояния (Δd), деленному на изменение во времени (Δt), или:

v_i = \ frac {\ Delta d} {\ Delta t}

Установив изменение времени как очень короткий период времени, можно рассчитать почти мгновенную скорость. Греческий символ дельты, треугольник (Δ), означает изменение.

Например, если движущийся поезд прошел 55 км на восток в 5:00 и достиг 65 км на восток в 6:00, изменение расстояния составит 10 км на восток с изменением времени на 1 час.Вставка этих значений в формулу дает:

v_i = \ frac {10} {1} = 10

или 10 км / ч на восток (по общему признанию, медленная скорость для поезда). Мгновенная скорость будет 10 км / ч на восток, по спидометру двигателя - 10 км / ч. Конечно, час не «мгновенный», но он служит для примера.

Вместо этого предположим, что ученый измеряет изменение положения (Δd) объекта на 8 метров за интервал времени (Δt) в 2 секунды. Используя формулу, мгновенная скорость равна 4 метрам в секунду (м / с) на основе расчета:

v_i = \ frac {8} {2} = 4

В качестве векторной величины мгновенная скорость должна включать направление.Однако многие проблемы предполагают, что объект продолжает двигаться в том же направлении в течение этого короткого промежутка времени. Тогда направленность объекта игнорируется, что объясняет, почему это значение часто называют мгновенной скоростью.

Уравнение ускорения

Какая формула ускорения? Исследования показывают два явно разных уравнения. Одна формула из второго закона Ньютона связывает силу, массу и ускорение в уравнении: сила (F) равна массе (м), умноженной на ускорение (а), записывается как F = ma.Другая формула, ускорение (a) равняется изменению скорости (Δv), деленному на изменение во времени (Δt), вычисляет скорость изменения скорости во времени. Эту формулу можно записать:

a = \ frac {\ Delta v} {\ Delta t}

Поскольку скорость включает в себя как скорость, так и направление, изменения ускорения могут быть результатом изменений скорости или направления, либо обоих. В науке единицами измерения ускорения обычно являются метры в секунду в секунду (м / с / с) или метры в секунду в квадрате (м / с 2 ).

Эти два уравнения не противоречат друг другу. Первый показывает соотношение силы, массы и ускорения. Второй рассчитывает ускорение на основе изменения скорости за определенный период времени.

Ученые и инженеры называют увеличение скорости положительным ускорением, а уменьшение скорости - отрицательным ускорением. Однако большинство людей используют термин замедление вместо отрицательного ускорения.

Ускорение свободного падения

Вблизи поверхности Земли ускорение свободного падения является постоянной величиной: a = -9.8 м / с 2 (метры в секунду в секунду или метры в секунду в квадрате). Как предположил Галилей, объекты с разной массой испытывают одинаковое ускорение силы тяжести и будут падать с одинаковой скоростью.

Онлайн-калькуляторы

Введя данные в онлайн-калькулятор скорости, можно рассчитать ускорение. Онлайн-калькуляторы можно использовать для вычисления уравнения скорости, ускорения и силы. Использование калькулятора ускорения и расстояния требует знания скорости и времени.

Как найти среднюю скорость (формула и примеры)

Определение средней скорости

Средняя скорость объединяет две идеи в двух словах: средняя, ​​что означает среднее значение, полученное из множества отдельных точек данных, и скорость, которая представляет собой изменение положения.

Вы можете рассчитать среднюю скорость для любого типа движения, если вы можете рассчитать время движения и измерить расстояние.

Содержание

  1. Определение средней скорости
  2. Формула средней скорости
  3. Как рассчитать среднюю скорость
  4. Проблемы со средней скоростью

Формула средней скорости

Средняя скорость - это общее расстояние, пройденное для рассматриваемого объекта, деленное на общее время, затраченное на преодоление расстояния, общий период времени.Формула средней скорости:

Средняя скорость (с) = общее пройденное расстояние

Средняя скорость отличается от мгновенной скорости.

Мгновенная скорость

Средняя скорость учитывает все событие, такое как ускорение автомобиля после остановки, увеличение скорости, некоторое время в движении, затем замедление на желтый свет и, наконец, остановка.

Автомобиль движется с разной скоростью. В любой момент автомобиль не движется со скоростью 55 миль в час (миль в час).Это может быть 0 миль в час, затем 7 миль в час в другой момент, затем 53 миль в час, затем 61 миль в час и, наконец, 3 мили в час, прежде чем вернуться к 0 миль в час.

Чтобы упростить измерения и добиться прогресса в решении физико-математической задачи, вы берете среднюю скорость всех дискретных событий, говоря, что автомобиль проехал 5,5 миль за 6 минут:

с = 5,5 миль 6 мин. = 55 миль / ч

Все остальные измерения в определенные моменты путешествия - это мгновенных скоростей . В большинстве случаев вы делаете , а не , вам нужно знать формулу для мгновенной скорости, v , находя предел по мере того, как изменение во времени («мгновенное») приближается к 0:

.

v = lim △ t → 0 △ x △ t

Мгновенные скорости колеблются во время события.Определение средней скорости на далеко проще - и обычно гораздо полезнее - чем вычисление мгновенной скорости.

Скалярные и векторные величины

Скорость - это скалярная величина . У него нет направления. У него есть только размер, то есть величина или масштаб. Скалярные величины могут изменяться от 0 (нет скорости) до бесконечно высокой.

Векторная величина имеет размер и направление, как в случае с движением самолета в небе. Скорость - это векторная величина.

Скорость, будучи скалярной величиной, никогда не может быть меньше нуля. Средняя и мгновенная скорости всегда являются скалярными величинами, что означает, что вы всегда можете измерить их числом. Расстояние и время также являются скалярными величинами и также могут быть измерены числами.

Как рассчитать среднюю скорость

Чтобы вычислить среднюю скорость объекта, вы должны знать общее расстояние, которое проходит объект, и общее время, затраченное на его полное путешествие.

Треугольник расстояние / скорость / время удобен для вычисления этой и двух других скалярных величин (расстояния и времени):

Три части треугольника математически расположены в правильных положениях:

  1. Чтобы получить среднюю скорость, с, разделите общее расстояние на затраченное время: Dt
  2. Чтобы получить затраченное время t, разделите общее расстояние на скорость: Ds
  3. Чтобы получить расстояние D, умножьте скорость на количество времени: s × t

Допустим, вы хотите найти среднюю скорость тихоокеанской афалины.Вам говорят, что он может преодолеть расстояние 89,7 километра за 3 часа.

Вставьте эти два заданных числа в треугольник в их двух углах, чтобы получить:

с = 89,7 км3 часов = 29,9 километров в час (км / ч)

Если вам известны две из трех переменных: расстояние, время и скорость, то вы можете использовать алгебру, чтобы найти то, что вам не хватает.

Если вам нужно общее время, у вас должны быть расстояние и скорость. Вы вставляете эти две скалярные величины в их части треугольника, чтобы получить:

т = 89.7 км 29,9 км / ч = 3 часа

Если вам нужно общее расстояние, у вас должны быть скорость и время:

D = 29,9 км / ч × 3 часа = 89,7 км

Средняя скорость особенно полезна, потому что она учитывает реальность события, а не предполагает, что что-то или кто-то движется с постоянной скоростью.

Морская свинья могла начать медленно, ускориться, остановиться для игры и продолжить. Этот трехпалый ленивец, возможно, остановился на мгновение, чтобы отдышаться, прежде чем поспешить дальше.Возможно, вам придется делать множество остановок во время прогулки с собакой, но во всех трех случаях вы можете легко вычислить среднюю скорость, разделив общее пройденное расстояние на общее затраченное время.

A Предостережение

Средняя скорость часто определяется из единиц расстояния или времени, которые необходимо преобразовать в другие единицы для окончательного ответа. Будьте осторожны при этом. Обычные преобразования заключаются в умножении единиц в секунду на 60 или 3600, чтобы получить единицы в минуту и ​​единицы в час. Просто убедитесь, что ваш ответ дан в правильную единицу времени.

Если изменяется только одна единица измерения, вам нужно будет выполнить только одну математическую операцию (например, умножить секунды, чтобы получить минуты или часы). Если две единицы изменяются (футы в секунду на мили в час), вам необходимо как умножить, так и разделить (или умножить на десятичное значение).

Проблемы со средней скоростью

Проверьте свои знания на примере задач со словами:

  1. Тарпон (разновидность рыбы) может преодолеть 105 миль за 3 часа. Какая у него средняя скорость?
  2. Голубой тунец может проплыть 286 миль за обычный школьный день из 6 человек.5 часов. Какова его средняя скорость, когда вы проводите день в классе?
  3. Мировой рекорд по максимальной скорости бега назад (при жонглировании!) Принадлежит Джо Солтеру, который преодолел 5280 футов за 457 секунд. Какова была его средняя скорость в милях за часов ? (умножьте на 3600 и затем разделите на 5280; или умножьте на 0,681818)
  4. Гепард может преодолеть 0,6 мили за 36 секунд. Какова средняя скорость гепарда в милях за секунд ? Как насчет скорости в милях за час ? (умножить на 3600)
  5. Касатка может двигаться со средней крейсерской скоростью 8 миль в час.Большая белая акула может преодолеть расстояние в 35 миль за семь часов. Какая скорость у большой белой акулы и какое животное движется быстрее?
  6. Самый быстрый человек в воде преодолел 22,9 метра за 10 секунд. Кальмар Гумбольта может преодолеть 399,6 метра за 60 секунд. Вам нужно рассчитать среднюю скорость самого быстрого человека и кальмара Гумбольта, чтобы знать, кто кого может обогнать.

Мы знаем, что вы сначала выполните работу, прежде чем проверять эти ответы, верно?

  1. Рассчитайте среднюю скорость тарпона следующим образом: s = 105 миль3 часа, что означает, что рыба может двигаться со средней скоростью 35 миль в час.
  2. Формула синего тунца будет выглядеть так: s = 286 миль 6,5 часов, поэтому средняя скорость рыбы составляет 44 мили в час.
  3. Джо Солтер преодолел 5280 футов за 457 секунд, поэтому s = 5280 футов 457 секунд дает 11,5536 футов в секунду. Мы умножаем это на 3600 (количество секунд в часе), а затем делим это на 5280 (футов в миле), чтобы получить среднюю скорость 7,87745 миль в час.
  4. Формула средней скорости гепарда s = 0,6 мили 36 секунд, что дает вам 0.01666 (повторяющееся десятичное число, поэтому мы аппроксимируем 0,01666) как миль на секунд , которое вы можете умножить на 3600, чтобы получить среднюю скорость 60 миль в час.
  5. Косатка может двигаться со средней крейсерской скоростью 8 миль в час, в то время как средняя скорость большой белой акулы s = 35 миль, 7 часов = 5 миль в час. Касатка плавает быстрее.
  6. Самый быстрый человек в воде проплыл 22,9 метра за 10 секунд, поэтому средняя скорость s = 22,9 м 10 секунд = 2,29 метра в секунду или м / с. Кальмар Гумбольта может путешествовать 399.6 метров за 60 секунд, поэтому s = 399,6 м 60 секунд = 6,67 м / с, что значительно быстрее, чем у самого быстрого человека-пловца. Будем надеяться, что вас никогда не преследует кальмар Гумбольта!

Следующий урок:

Диагональная формула

Время, скорость и скорость | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните взаимосвязь между мгновенной скоростью, средней скоростью, мгновенной скоростью, средней скоростью, смещением и временем.
  • Рассчитайте скорость и скорость с учетом начального положения, начального времени, конечного положения и конечного времени.
  • Постройте график зависимости скорости от времени с учетом графика положения от времени.
  • Расшифровка графика зависимости скорости от времени.

Движение - это не только расстояние и смещение. Такие вопросы, как: «Сколько времени занимает пешая гонка?» и "Какая была скорость бегуна?" невозможно ответить без понимания других концепций. В этом разделе мы добавляем определения времени, скорости и скорости, чтобы расширить наше описание движения.

Как обсуждалось в разделе «Физические величины и единицы», наиболее фундаментальные физические величины определяются тем, как они измеряются. Так обстоит дело со временем. Каждое измерение времени включает в себя измерение изменения некоторой физической величины. Это может быть число на цифровых часах, сердцебиение или положение Солнца на небе. В физике время определяется просто: время, - это изменение, или интервал, в течение которого происходит изменение. Невозможно знать, что время прошло, если что-то не изменится.

Время или изменение калибруется путем сравнения со стандартом. Единицей измерения времени в системе СИ является секунда, сокращенно с. Мы можем, например, наблюдать, что некий маятник совершает полный оборот каждые 0,75 с. Затем мы могли бы использовать маятник для измерения времени, считая его колебания или, конечно, подключая маятник к часовому механизму, который регистрирует время на циферблате. Это позволяет нам не только измерить количество времени, но и определить последовательность событий.

Как время связано с движением? Обычно нас интересует время, затраченное на конкретное движение, например, сколько времени требуется пассажиру самолета, чтобы добраться от своего места до задней части самолета.Чтобы найти истекшее время, мы отмечаем время в начале и в конце движения и вычитаем два. Например, лекция может начаться в 11:00 утра. и закончится в 11:50 утра, чтобы прошедшее время составило 50 минут. Истекшее время Δ t - разница между временем окончания и временем начала,

Δ т = т f - т 0 ,

, где Δ t - это изменение во времени или прошедшее время, t f - время окончания движения, а t 0 - время начала движения.(Как обычно, символ дельты, Δ, означает изменение количества, которое следует за ним.)

Жизнь проще, если время начала t 0 принять равным нулю, как при использовании секундомера. Если бы мы использовали секундомер, он просто показывал бы ноль в начале лекции и 50 минут в конце. Если t 0 = 0, то Δ t = t f t .

В этом тексте для простоты

  • движение начинается в момент времени, равный нулю ( t 0 = 0)
  • символ t используется для истекшего времени, если не указано иное (Δ t = t f t )

Ваше понятие скорости, вероятно, совпадает с ее научным определением.Вы знаете, что если у вас есть большое смещение за небольшой промежуток времени, у вас есть большая скорость, и эта скорость выражается в единицах расстояния, разделенных на время, таких как мили в час или километры в час.

Средняя скорость

Средняя скорость - это смещения (изменение положения), деленное на время перемещения ,

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {\ Delta t} = \ frac {{x} _ {f} - {x} _ {0}} {{t} _ {f} - {t} _ {0}} [/ latex],

, где [латекс] \ bar {v} [/ latex] - это средняя скорость , (обозначена полосой над v ), Δ x - изменение положения (или смещения), а x f и x 0 - конечная и начальная позиции временами t f и t 0 , соответственно.Если время пуска t 0 принять равным нулю, то средняя скорость будет просто

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {t} [/ latex].

Обратите внимание, что это определение указывает, что скорость является вектором, потому что смещение - это вектор . У него есть и величина, и направление. Единица измерения скорости в системе СИ - это метры в секунду или м / с, но широко используются многие другие единицы, такие как км / ч, миль / ч (также записываемые как мили в час) и см / с. Предположим, например, что пассажиру самолета потребовалось 5 секунд, чтобы переместиться на −4 м (отрицательный знак указывает, что смещение происходит в сторону задней части самолета).Его средняя скорость будет

.

[латекс] \ bar {v} = \ frac {\ Delta x} {t} = \ frac {-4 \ text {m}} {5 \ text {s}} = - \ text {0,8 м / с. } [/ латекс]

Знак минус указывает, что средняя скорость также направлена ​​к задней части самолета.

Однако средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точкой. Например, мы не можем сказать по средней скорости, останавливается ли пассажир самолета на мгновение или отступает назад, прежде чем он уйдет в заднюю часть самолета.Чтобы получить более подробную информацию, мы должны рассмотреть меньшие сегменты поездки за меньшие промежутки времени.

Чем меньше временные интервалы, учитываемые в движении, тем более подробная информация. Когда мы доводим этот процесс до его логического завершения, у нас остается бесконечно малый интервал. За такой интервал средняя скорость становится мгновенной скоростью или скоростью в конкретный момент . Например, автомобильный спидометр показывает величину (но не направление) мгновенной скорости автомобиля.(Полиция выдает билеты на основе мгновенной скорости, но при расчете времени, которое потребуется, чтобы добраться из одного места в другое во время поездки, вам необходимо использовать среднюю скорость.) Мгновенная скорость v - это средняя скорость при заданной скорости. конкретный момент времени (или бесконечно малый интервал времени).

Математически, нахождение мгновенной скорости v в точный момент t может включать определение предела, операцию вычисления, выходящую за рамки этого текста.Однако во многих случаях мы можем найти точные значения мгновенной скорости без расчетов.

В повседневном языке большинство людей используют термины «скорость» и «скорость» как синонимы. В физике, однако, они не имеют одинакового значения и представляют собой разные концепции. Одно из основных различий заключается в том, что скорость не имеет направления. Таким образом, скорость - это скаляр . Так же, как нам нужно различать мгновенную скорость и среднюю скорость, нам также необходимо различать мгновенную скорость и среднюю скорость.

Мгновенная скорость - величина мгновенной скорости. Например, предположим, что пассажир самолета в один момент времени имел мгновенную скорость -3,0 м / с (минус означает направление к задней части самолета). При этом его мгновенная скорость составляла 3,0 м / с. Или предположим, что однажды во время похода по магазинам ваша мгновенная скорость составляет 40 км / ч на север. Ваша мгновенная скорость в этот момент будет 40 км / ч - такая же величина, но без указания направления.Однако средняя скорость сильно отличается от средней скорости. Средняя скорость - это пройденное расстояние, разделенное на затраченное время.

Мы отметили, что пройденное расстояние может быть больше перемещения. Таким образом, средняя скорость может быть больше средней скорости, которая представляет собой смещение, деленное на время. Например, если вы едете в магазин и возвращаетесь домой через полчаса, а одометр вашего автомобиля показывает, что общее пройденное расстояние составляет 6 км, то ваша средняя скорость составляет 12 км / ч. Однако ваша средняя скорость была равна нулю, потому что ваше смещение в оба конца равно нулю.(Смещение - это изменение положения и, таким образом, равно нулю для поездки туда и обратно.) Таким образом, средняя скорость равна , а не просто величине средней скорости.

Другой способ визуализировать движение объекта - использовать график. График положения или скорости как функции времени может быть очень полезным. Например, для этой поездки в магазин графики положения, скорости и зависимости скорости от времени показаны на рисунке 4. (Обратите внимание, что на этих графиках изображена очень упрощенная модель , модель поездки.Мы предполагаем, что скорость постоянна во время поездки, что нереально, учитывая, что мы, вероятно, остановимся в магазине. Но для простоты мы смоделируем его без остановок и изменений скорости. Мы также предполагаем, что маршрут между магазином и домом является совершенно прямой линией.)

Скорость и скорость | Безграничная физика

Средняя скорость: графическая интерпретация

Средняя скорость определяется как изменение положения (или смещения) за время движения.

Цели обучения

Контрастность скорости и скорости в физике

Основные выводы

Ключевые точки
  • Среднюю скорость можно рассчитать, разделив общее смещение на общее время движения.
  • Средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точкой.
  • Средняя скорость отличается от средней скорости тем, что учитывает направление движения и общее изменение положения.
Ключевые термины
  • скорость : векторная величина, которая обозначает скорость изменения положения относительно времени или скорость с направленным компонентом.

В повседневном использовании термины «скорость» и «скорость» используются как синонимы. Однако в физике это разные величины. Скорость - это скалярная величина, имеющая только величину. С другой стороны, скорость - это векторная величина, поэтому она имеет как величину, так и направление. Это различие становится более очевидным, когда мы вычисляем среднюю скорость и скорость.

Средняя скорость рассчитывается как расстояние, пройденное за общее время поездки. Напротив, средняя скорость определяется как изменение положения (или смещения) за общее время движения.

Средняя скорость : Кинематическая формула для расчета средней скорости - это изменение положения за время движения.

Единица измерения скорости в системе СИ - метры в секунду или м / с, но обычно используются многие другие единицы (например, км / ч, миль / ч и см / с).Предположим, например, что пассажиру самолета потребовалось пять секунд, чтобы переместиться на -4 м (отрицательный знак указывает, что смещение происходит в сторону задней части самолета). Его средняя скорость будет:

v = Δ x / t = -4 м / 5 с = -0,8 м / с

Знак минус указывает, что средняя скорость также направлена ​​к задней части самолета.

Однако средняя скорость объекта ничего не говорит нам о том, что с ним происходит между начальной и конечной точкой.Например, мы не можем сказать по средней скорости, останавливается ли пассажир самолета на мгновение или отступает, прежде чем он доберется до задней части самолета. Чтобы получить более подробную информацию, мы должны рассмотреть меньшие сегменты поездки за меньшие промежутки времени.

Чтобы проиллюстрировать разницу между средней скоростью и средней скоростью, рассмотрим следующий дополнительный пример. Представьте, что вы идете по маленькому прямоугольнику. Вы идете три метра на север, четыре метра на восток, три метра на юг и еще четыре метра на запад.Вся прогулка займет у вас 30 секунд. Если вы рассчитываете среднюю скорость, вы должны рассчитать все расстояние (3 + 4 + 3 + 4 = 14 метров) за общее время, 30 секунд. Отсюда вы получите среднюю скорость 14/30 = 0,47 м / с. Однако при вычислении средней скорости вы смотрите на смещение во времени. Поскольку вы вошли в полный прямоугольник и оказались там, где начали, ваше смещение составляет 0 метров. Следовательно, ваша средняя скорость или смещение во времени составит 0 м / с.

Средняя скорость в сравнении со средней скоростью : Если вы начали идти с одного угла и обошли весь прямоугольник за 30 секунд, ваша средняя скорость будет 0,47 м / с, но ваша средняя скорость будет 0 м / с.

Постоянная скорость: графическая интерпретация

Мгновенная скорость - это скорость объекта в одной точке во времени и пространстве, вычисленная по наклону касательной.

Цели обучения

Отличить мгновенную скорость от других способов определения скорости

Основные выводы

Ключевые точки
  • Когда скорость постоянно меняется, мы можем оценить нашу скорость, глядя на мгновенную скорость.
  • Мгновенная скорость вычисляется путем определения наклона касательной к кривой в интересующей точке.
  • Мгновенная скорость аналогична определению того, сколько метров объект пролетит за одну секунду в определенный момент.
Ключевые термины
  • мгновенно : (То же, что и скорость) - возникает, возникает или действует без какой-либо задержки; происходит в незаметно короткий промежуток времени.

Обычно движение не с постоянной скоростью или скоростью.Например, во время движения в машине мы постоянно ускоряемся и замедляемся. Следовательно, графическое представление нашего движения с точки зрения расстояния и времени будет более изменчивым или «извилистым», чем прямая линия, указывающая на движение с постоянной скоростью, как показано ниже. (Мы ограничиваем наше обсуждение одномерным движением. Это должно быть несложно для обобщения на трехмерные случаи.)

Движение с изменяющейся скоростью : Движение часто наблюдается с изменяющейся скоростью.Это привело бы к извилистой линии при отображении расстояния с течением времени.

Чтобы вычислить скорость объекта по графику, представляющему постоянную скорость, все, что нужно, - это найти наклон линии; это будет указывать на изменение расстояния с течением времени. Однако изменить скорость не так просто.

Поскольку наша скорость постоянно меняется, мы можем оценивать скорость по-разному. Один из способов - посмотреть на нашу мгновенную скорость, представленную одной точкой на нашей извилистой линии движения с графиком зависимости расстояния отвремя. Чтобы определить нашу скорость в любой момент, мы должны определить наклон в этой точке. Для этого мы находим линию, которая представляет нашу скорость в этот момент, показанную графически. Эта линия будет линией, касательной к кривой в этой точке. Если мы продолжим эту линию, мы сможем легко вычислить смещение расстояния во времени и определить нашу скорость в данной точке. Скорость объекта в любой данный момент - это наклон касательной, проходящей через соответствующую точку на его оси x vs.t график.

Определение мгновенной скорости : Скорость в любой данный момент определяется как наклон касательной линии, проходящей через соответствующую точку на графике

Мгновенная скорость, ускорение, рывок, наклоны, графики в зависимости от времени : Так начинается кинематика.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *