如何测量速度

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作者: John Stephens
创建日期: 24 一月 2021
更新日期: 2 七月 2024
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光速是如何测量的?李永乐老师7分钟讲光速测量史
视频: 光速是如何测量的?李永乐老师7分钟讲光速测量史

内容

在本文中:测量跑步者的速度测量声音的速度测量风速8

速度是运动中物体(从术语的物理意义上)的速度或慢度的量度。物体的速度是每单位时间行进的距离。速度单位包括米/秒(m / s),每小时公里(km / h)和节(航行)。要测量速度,必须知道或测量一定时间范围内的距离。拥有了这两个数据后,只需将距离除以时间即可获得速度。


阶段

方法1:测量跑步者的速度



  1. 确定跑步者必须行进的距离。 如果您可以进入田径跑道,请选择一条100 m的车道,或在平坦的场地中相隔100 m放置两个木桩。
    • 如果您在野外或小径上,请用千分尺测量百米。
    • 用地面上的线或现场的两个圆锥形指示起点和终点线。


  2. 准备好 车手将选择并知道他在比赛中的速度,您需要知道他将花多长时间来行驶计划的距离。为了公平地衡量时间,跑步者会去听您的信号(例如“ Go!”)。在启动计时器之前,请确保它为零。车手只需要把自己放在起跑线上。
    • 您也可以使用手表,但是时间测量的准确性会降低。


  3. 触发秒表。 跑步者越过起跑线时立即触发。您将向骑手发出您之间同意的信号。如果骑手的起步错误,则必须在比赛中表现出色:将时钟设置为零,然后开始。


  4. 停止秒表。 跑步者越过终点线时将其停止。小心地跟随比赛,尤其是当骑手越过终点线时。此时必须停止秒表。



  5. 将跑步者行进的距离除以所需的时间。 这种划分允许获得跑步者的速度。请记住,速度的公式如下: 行驶距离/行驶时间 。以百米为例:如果骑手放10秒,他将以以下速度奔跑:100 m除以10(100 m / 10 s)或10 m / s。
    • 将10 m / s乘以3600(一小时的秒数)。跑步者在一小时内将行驶36,000米。知道一公里有1,000米,他的速度为36公里/小时(36,000 / 1,000)。
    • 如果该骑手在25秒内覆盖200m,他将在一小时内行驶28,800m(200/25 x 3,600):因此,他的速度为28.8公里/小时。

方法2:测量声音的速度



  1. 找到一堵看起来不错的墙。 找到坚固的墙,例如砖墙或混凝土墙。拍手或尖叫来测试墙壁(回声)的返回质量。如果可以听到lecho的声音,那么这就是您需要体验的墙。


  2. 把自己放在离墙壁五十米的地方。 该距离使得可以与回波很好地同步,从而有足够的时间进行精确的测量(因为任何差异都会大大扭曲结果)。最后,这个五十米的距离对于计算非常方便,因为随着声音的返回,您有一百米。
    • 用十米计测量距离。尝试尽可能精确地进行测量。


  3. 打你的手。 与lecho有节奏地做。确保您在正确的距离处,并慢慢地敲手。再次敲手时,您必须能够听到回声。延长或减小拍手的节奏,以便与上一拍的回声保持同步。
    • 当您完全同步时,您只会听到拍手的声音,回声会被覆盖。



  4. 双手打了十一下。 计时员将测量时间。他将在第一次罢工时触发计时员,并在最后一次罢工时停止。用十一个拍手,您就有十个时间间隔。在远处,声音已经走过了一百米十次,长度在墙壁上来回移动。
    • 指针打11次可使计时员准时开始,并且在结束时不会感到惊讶,测量非常准确。
    • 为了获得更准确的测量结果,请进行几次此类计算,然后取平均值。为此,将所有获得的时间相加,然后除以次数。


  5. 距离乘以十。 当您用手敲击11次时,声音从您到墙壁的来回传播距离是您的十倍,一百米是十倍,即一千米。


  6. 进行划分。 将行进距离除以达到相同距离所需的时间。从手到墙壁再到墙壁的路径中,您将获得平均声音速度。
    • 因此,假设您拍了11次拍手,则测量了2.89秒。声音的速度是通过将距离(即1,000米)除以持续时间(即2.89秒)而得出的,得出的声音速度为346 m / s。
    • 海平面的声速为340.29 m / s。根据您的经验,您发现的并不是真正的速度,而是接近的速度。如果您不在海平面上,这将更加正确;如果您在海拔高度,则空气密度较小,声音传播的速度也较慢。
    • 声音在液体或固体中的传播速度比在空气中传播的速度快,这是因为令人惊讶的是,在更高密度的介质中,声音的传播少。

方法3:测量风速



  1. 有风速计。 风速计是专门设计用来测量风速的设备。它由一个中心旋转轴组成,在该中心旋转轴上固定有三个或四个安装在小轴末端的杯子。风沉入空心杯中,导致松懈。风越强,杯子转得越快,中央的松驰转得越快。
    • 您可以购买风速仪,但也可以自己制造。
    • 要制作风速计,您需要五杯直径8至10厘米的刚性材料,两根吸管,一支带有橡皮擦的锋利铅笔,订书机,大头针和直尺。给其中一个杯子上色,以便在实验过程中将其发现。
    • 在距离边缘约3厘米的五个杯子中的四个杯子的侧面上打孔。在第五个碗中,形成四个均匀分布的孔,距离边缘3 cm。在此杯子的顶部也要打孔。
    • 将一根吸管插入盘子孔中,长度为2至3厘米。用钉书钉将其固定在该位置。拿住吸管的另一端,将杯子穿过四个孔。吸管到位后,以与第一端相同的方式将第二个杯子连接到第二端。您将验证两个单个杯子的方向相同。
    • 使用第二个吸管和另外两个杯子重复相同的操作,使用第五个盘子中的其他两个孔。这次检查四个杯子的方向是否相同。
    • 用大头针轻轻刺穿在第五个培养皿内相交的两个吸管。
    • 将铅笔插入第五个盘子的中心孔。首先插入橡皮擦,因为会推入销钉。检查您的风速表是否旋转自如。如果是这种情况,则可以开始实验。如果卡纸,请取下小别针或铅笔,看看杯子是否可以自由转动。


  2. 计算 圆周 的米。 进行完整转弯的杯子描述一个圆,行进的距离等于该圆的周长。要计算后者,您需要圆的直径。
    • 在其中一个杯子的中心测量仪表的长度。这称为仪表的半径。通过将该距离加倍,您就可以得到直径。
    • 圆的周长等于直径乘以常数π(pi)的乘积,或者等于半径为每π两倍的乘积。
    • 因此,如果其中一个杯子的中心在仪表中心轴之间的长度为30 cm,则完整转弯的杯子行进的距离为:2 x 30 x 3.14(将π舍入到小数点后两位)。 188.4厘米


  3. 正确放置仪表。 将其放置在风敏感的地方,但避免将其放置在过于猛烈的地方,否则您将无法找到转数。固定好它,使其不会飞行并垂直固定。


  4. 计算匝数。 按固定期限计算。每次有色杯子进入您的面前时,请坐在机器前面并数一转。后者可能需要花费可变的时间才能完成一圈:5、10、15、20、30秒,甚至一分钟,这完全取决于当下的风速。在给定的时间设置一个计时器,这将使您安静地计算匝数。
    • 如果您没有计时器,请在数数时请朋友计时。
    • 如果您购买了风速计,请在其中一个杯子上做一个记号,以便您可以轻松计算转数。


  5. 匝数乘以圆周。 在设定的时间内,您数了转数。如果将此数字乘以参考杯所描述的圆的周长,则将获得标记杯子的行进距离。
    • 因此,如果您的风速计的半径为30厘米,则其中一个杯子可以转188.4厘米。如果在您的观察过程中转了50圈,则行进的距离将是:50 x 188,4 = 9,420厘米。


  6. 用总距离除以经过的时间。 上面说:速度是每单位时间行进的距离。预先计算标记杯子的总行驶距离,然后除以所选的旋转时间:风速。
    • 因此,如果您一直在观察杯子10秒钟,则必须将距离除以10。再次以该示例为例,我们将得到:9 420 cm / 10 s = 942 cm / s。
    • 将942 cm / s乘以3,600(这是一个小时中的秒数),您将得到3,391,200 cm / h。除以100,000(千米的厘米数),您将得到33.9 km / h:中等风!
    • 如果观察周期为15秒,并且转数相同,则杯子将始终在1小时内移动9420厘米或2 260 800厘米(9 420/15 x 3600),速度为22.6公里/小时。