Как измерить скорость

Скорость показывает, как быстро двигается объект. Скорость объекта есть расстояние, пройденное за определенное время. Обычно скорость измеряется в метрах в секунду (м/с), километрах в час (км/ч) или сантиметрах в секунду (см/с). Чтобы измерить скорость, следует определить расстояние, которое прошел объект, и понадобившееся для этого время, а затем поделить расстояние на время.

Метод 1

Метод 1 из 3:

Как измерить скорость бегуна

Загрузить PDF

1
Найдите расстояние, которое необходимо преодолеть бегуну. Это расстояние можно определить по дорожке для бега известной длины (например, стометровка) или путем прямых измерений.
- Чтобы определить неизвестное расстояние, используйте измерительную рулетку или рейку.
- Отметьте старт и финиш лентами или сигнальными конусами.
2
Подготовьтесь к эксперименту. Чтобы определить скорость бегуна, необходимо измерить время, за которое он преодолеет намеченное расстояние. Попросите бегуна дождаться, пока вы не скажете: “Марш!” — это позволит вам точно зафиксировать время с помощью секундомера. Выставьте секундомер на ноль и попросите бегуна занять стартовую позицию.
- Время можно измерить также с помощью обычных часов, хотя результат измерений будет менее точным.
Дайте бегуну сигнал стартовать и одновременно запустите секундомер. Постарайтесь как можно точнее синхронизировать эти действия. Крикните: “Марш!” — и тут же включите секундомер. Если у вас не получится сделать это одновременно, дайте бегуну сигнал отбоя и попробуйте еще раз.
Внимательно следите за бегуном, чтобы не пропустить момент, когда он пересечет линию финиша. Постарайтесь как можно точнее зафиксировать этот момент и тут же остановить секундомер.
5
Поделите преодоленное бегуном расстояние на количество затраченных секунд. В результате вы получите скорость бегуна. Формула для определения скорости имеет следующий вид: преодоленное расстояние/затраченное время.^{[1]XИсточник информации} Предположим, бегун пробежал 100 метров за 10 секунд. Тогда его скорость составляет 10 м/с (100 делим на 10).
- Чтобы выразить скорость бегуна в километрах в час, умножьте 10 м/с на 3600 (количество секунд в одном часе). В результате получится 36000 метров в час, или 36 километров в час (1 километр равен 1000 метрам).
Реклама

Метод 2

Метод 2 из 3:

Как измерить скорость звука

Загрузить PDF

Для данного эксперимента хорошо подойдет большая кирпичная или бетонная стена. Чтобы проверить, как стена отражает звук, хлопните в ладони или громко крикните и прислушайтесь к эху. Если вы услышите отчетливое эхо, стена годится для ваших целей.^{[2]XИсточник информации}
2
Отмерьте от стены расстояние не меньше 50 метров. Такое расстояние необходимо для того, чтобы вам хватило времени для достаточно точных измерений. Так как звук сначала преодолеет расстояние от вас до стены, а затем вернется обратно к вам, на самом деле расстояние составит 100 метров.
- Определите расстояние с помощью измерительной рулетки. Постарайтесь сделать это как можно точнее.
3
Хлопайте в ладони одновременно со звуком эха от стены. Встаньте на измеренном расстоянии от стены и начните медленно хлопать в ладони. При этом вы услышите эхо. Ускоряйтесь или замедляйтесь и подберите такой ритм, чтобы каждый следующий хлопок совпадал со звуком эха от предыдущего хлопка.^{[3]XИсточник информации}
- Когда вы добьетесь полной синхронности, то будете слышать лишь свои хлопки и перестанете слышать звук эха.
4
Хлопните в ладони 11 раз и зафиксируйте это время с помощью секундомера. Попросите своего друга запустить секундомер в момент первого хлопка и остановить одновременно с последним. Если вы хлопнете 11 раз, то звук успеет 10 раз дойти до стены, отразиться от нее и вернуться обратно в виде эха. Таким образом, звук 10 раз пройдет расстояние 100 метров.^{[4]XИсточник информации}
- Кроме того, 11 хлопков дадут вашему другу достаточно времени для того, чтобы точно запустить и остановить секундомер.
- Чтобы получить более точные результаты, проделайте это несколько раз и найдите среднее значение. Для нахождения средней величины сложите все полученные промежутки времени и поделите на число измерений.
Поскольку вы хлопали в ладони 11 раз, звук преодолел расстояние 10 раз. Умножьте 100 метров на 10, в результате у вас получится 1000 метров.
6
Поделите пройденное звуком расстояние на время, за которое вы сделали 11 хлопков в ладони. В результате вы получите скорость звука, с которой он преодолевал расстояние от ваших ладоней до стены, а затем обратно до ваших ушей.
- Предположим, для 11 хлопков потребовалось 2,89 секунд. Чтобы найти скорость звука, надо взять расстояние, то есть 1000 метров, и поделить его на это время. В результате у вас получится 346 м/с.
- Скорость звука на уровне моря составляет 340,29 м/с.^{[5]XИсточник информации} Ваш результат должен быть близок к этому значению, однако он необязательно точно совпадет с ним, особенно в том случае, если вы не находитесь на уровне моря. Чем больше высота над уровнем моря, тем разреженнее воздух, и тем медленнее распространяется звук.
- Звук распространяется быстрее через жидкости и твердые тела, чем через воздух. Скорость звука тем выше, чем больше плотность среды.^{[6]XИсточник информации}
Реклама

Метод 3

Метод 3 из 3:

Как измерить скорость ветра

Загрузить PDF

1
Достаньте анемометр. Анемометр — это прибор для измерения скорости ветра.^{[7]XИсточник информации} Он состоит из 3 или 4 чашек, которые насажены на спицы, вращающиеся вокруг центральной оси. Ветер дует в чашки и вращает спицы. Чем выше скорость ветра, тем быстрее вращаются чашки вокруг оси.
- Анемометр можно купить или сделать самостоятельно.
- Чтобы сделать анемометр самостоятельно, возьмите пять бумажных стаканчиков объемом 100 миллилитров, две соломинки, остро заточенный карандаш с ластиком на обратном конце, степлер, небольшую острую булавку и линейку.^{[8]XИсточник информации} Раскрасьте стенки одного стаканчика, чтобы вы могли отличить его от других.
- Проколите отверстие в боковой стенке одного стаканчика на расстоянии около 2,5 сантиметра от его верхнего края. В пятом стаканчике сделайте четыре отверстия на одинаковом расстоянии друг от друга примерно на 2,5 сантиметра ниже верхнего края. Кроме того, проколите одно отверстие в дне этого стаканчика.
- Возьмите один стаканчик и проденьте соломинку через его боковую сторону, так чтобы она вошла внутрь примерно на 2,5 сантиметра. С помощью степлера приколите соломинку к боковой стороне стаканчика. Оставшуюся снаружи часть соломинки проденьте через пятый стаканчик с четырьмя боковыми отверстиями, так чтобы она вошла в одно отверстие и вышла из противоположного. Наденьте на этот конец соломинки второй стаканчик и закрепите его степлером. Эти стаканчики должны быть развернуты в одном направлении.
- Проделайте описанный выше шаг с двумя другими стаканчиками и проденьте соломинку через оставшиеся два отверстия среднего (пятого) стаканчика. Эти стаканчики также должны быть развернуты в одном направлении.
- Аккуратно проденьте булавку через соломинки в точке их пересечения в среднем стаканчике.
- Просуньте карандаш через отверстие в дне пятого стаканчика и воткните в ластик булавку. Убедитесь, что анемометр свободно вращается. Если соломинки с насаженными на них стаканчиками свободно крутятся, анемометр готов к использованию. В противном случае отрегулируйте положение карандаша, чтобы ластик не упирался в соломинки.
2
Вычислите длину окружности анемометра. Эта длина равна расстоянию, которое проходит один из стаканчиков при полном обороте анемометра. Чтобы рассчитать длину окружности, необходимо измерить ее диаметр.
- Измерьте расстояние от центральной оси анемометра до центра одного из стаканчиков. Это радиус анемометра. Умножьте радиус на два, и вы получите искомый диаметр.
- Длина окружности равна ее диаметру (или удвоенному радиусу), умноженному на число “пи”.
- Например, если расстояние между центром стаканчика и центральной осью анемометра составляет 30 сантиметров, при одном полном обороте стаканчик проходит расстояние 2 x 30 x 3,14 (здесь число “пи” округлено до двух знаков после запятой), или 188,4 сантиметра.
Ветер должен быть достаточно сильным, чтобы вращать ось анемометра, но при этом не сдувать и не опрокидывать его. Возможно, стоит прикрепить анемометр к земле или жесткому стержню, так чтобы карандаш был расположен вертикально.
4
Посчитайте количество оборотов анемометра за определенный промежуток времени. Встаньте рядом с анемометром и посчитайте, сколько оборотов сделает раскрашенный стаканчик. Интервал времени может составлять 5, 10, 15, 20, 30 секунд или даже целую минуту. Для большей точности используйте таймер.
- Если у вас нет таймера, попросите друга засечь время, пока вы считаете количество оборотов.
- Если вы используете покупной анемометр, как-нибудь пометьте одну чашку, чтобы правильно сосчитать число оборотов.
5
Умножьте количество оборотов на расстояние, которое проходит стаканчик за один оборот, то есть на длину окружности анемометра. Таким образом вы найдете расстояние, которое проходит стаканчик за выбранный вами интервал времени.
- Например, если радиус анемометра составляет 30 сантиметров, за один оборот стаканчик проходит расстояние 188,4 сантиметра. Если за выбранный интервал времени вы насчитали 50 оборотов, то общее расстояние составляет 50 x 188,4 = 9420 сантиметров.
6
Поделите общее расстояние на затраченное время. Скорость определяется как расстояние, деленное на время, которое требуется для преодоления этого расстояния. Таким образом, если вы поделите найденное общее расстояние на выбранный временной интервал, то определите текущую скорость ветра.
- Например, если вы считали количество оборотов за 10 секунд, следует поделить общее расстояние на 10 секунд. Скорость = (9420 см/10 с) = 942 см/с.
- Если вы умножите 942 см/с на 3600, то получите 3391200 см/ч, а если поделите на 100000 (количество сантиметров в одном километре), то получите 33,9 км/ч.
Реклама

Советы

В физике скорость является векторной величиной, то есть она задается не только числовым значением, но и направлением, в котором двигается объект. Анемометр вращается по кругу, поэтому он показывает лишь величину скорости ветра и не дает информации о его направлении. О направлении и приблизительной скорости ветра можно судить по ветроуказателю, который надувается воздухом и поднимается в том направлении, куда дует ветер.