速度计算器

什么是速度计算器？

速度计算器是一款免费的在线工具，它根据物体移动了多远以及运动持续了多长时间来求出平均速度。速度是矢量，既有大小（多快），又有方向。平均速度描述了物体在某一时间间隔内改变位置的总体速率，而不考虑中间路径的细节。这个计算器允许你在已知其余两个量后求出速度、位移或时间中的任意一个，并替你完成单位换算。

运动学中的速度

运动学是物理学的一个分支，它描述运动而不关心引起运动的力。与位移、时间和加速度一起，速度是它的基本支柱之一。由于速度直接把位置和时间联系起来，在分析运动时它常常是最先计算的量。它也是通向加速度的桥梁，加速度衡量速度本身如何随时间变化。无论你研究的是高速公路上的汽车、跑道上的跑者，还是轨道上的卫星，平均速度都能简明地概括运动。

速度与速率的区别

用词需要精确。速率是标量，只告诉你某物移动得多快。速度是矢量，还带有方向。对于直线运动，两者数值相同，因此在日常语言中两个词常被互换使用。当方向改变时，这一区别就很重要：跑完整整一圈并回到起点的跑者具有很高的平均速率，但平均速度为零，因为尽管所走的路程不为零，位移却为零。

计算器如何工作？

计算器使用平均速度的定义：位移除以所用时间。从下拉菜单中选择你想求的量，输入另外两个值，选择单位，结果便会立即出现。在内部，套用公式之前每个输入值都会被换算为国际单位制基本单位（米、秒、米每秒），因此你可以自由混用千米、小时和米每秒。

公式

平均速度（$v$）等于位移（$d$）除以经过的时间（$t$）：

$$v = \frac{d}{t}$$

其中：

• $v$ 是平均速度
• $d$ 是位移
• $t$ 是时间间隔

重新整理同一关系便可求出其他量：

$$d = v \times t \qquad t = \frac{d}{v}$$

在国际单位制中，速度的单位是米每秒（m/s）。

示例

示例 1

一列火车在 20 秒内移动了 100 米的位移。它的平均速度是多少？

$$v = \frac{d}{t} = \frac{100}{20} = 5 \, \text{m/s}$$

示例 2

一名骑车者以 5 m/s 的平均速度行驶 20 秒。他行驶了多远？

$$d = v \times t = 5 \times 20 = 100 \, \text{m}$$

示例 3

一辆汽车以 75 km/h 的平均速度行驶 150 千米。这段行程需要多长时间？

$$t = \frac{d}{v} = \frac{150}{75} = 2 \, \text{h}$$

注意事项

在处理速度时，请记住以下几点：

• 平均速度使用位移，即位置的直线变化，而不是所走路径的总长度。
• 负值表示沿所选轴向相反方向运动。
• 单位一致性至关重要；在做除法之前，将位移和时间换算为相容的单位，或让计算器替你完成。

常见问题

平均速度和瞬时速度有什么区别？

平均速度是某一区间内位移除以总时间。瞬时速度是某一时刻的速度，是时间间隔趋于零时平均速度的极限。这个计算器计算的是平均速度。

速度可以是负的吗？

可以。负速度只是表示物体沿你定义为正方向的相反方向运动。其大小仍然表明它移动得多快。

速度与加速度有什么关系？

加速度是速度随时间变化的速率。如果速度恒定，加速度为零；如果速度变化，物体就在加速。

速度使用哪些单位？

国际单位制单位是米每秒（m/s）。其他常见单位包括千米每小时（km/h）、英尺每秒（ft/s）、英里每小时（mi/h）和节。计算器会在它们之间自动换算。

我明明在移动，为什么平均速度是零？

如果你恰好回到出发的地方，你的位移为零，因此即使你走过了真实的距离，平均速度也是零。速度取决于位置的净变化，而不是所走的路径。