如何测量速度

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在本文中：

测量跑步运动员的速度

测量声音速度

测量风速

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参考

速度是个用来表示物体运动快慢的量。物体的速度是物体在指定时间内运动的距离。速度的单位有英里每小时（mph）、厘米每秒（cm/s或cm/sec）、米每秒（m/sec 或m/s），以及千米每小时（kph或km/hr）。你需要量出物体运动的距离、这个运动过程的时间来计算速度。下面介绍几个测量速度的方法例子：测量跑步运动员的速度、测量声音速度和测量风速。

步骤

方法 1

方法 1 的 3:

测量跑步运动员的速度

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   确定跑步距离。你可以用已知的跑道长度，比如100m（109码），或在开阔区域量取距离。
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   重置计时器。
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   让运动员上跑道。
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   开跑，同时开始计时。
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   等运动员到达终点线的时候停表。
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   用距离除以跑步秒数。比如跑道长 100米，如果跑手用了 10 秒来跑，则速度是100除以10，即 10 m/s (32.8 英尺每秒)。

   • 把10m/s乘以3600（一个小时中的秒数），则跑手每个小时会跑36000米，或说他的速度是36千米每小时（1千米等于1000米）。
   • 把32.8英尺每秒乘以3600，得到每小时跑手跑动的距离：118,080英尺，或说跑手速度是 22.4英里每小时 (5,280英尺等于 1英里 )。
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方法 2

方法 2 的 3:

测量声音速度

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   找面能反射声音的墙。
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   至少离墙壁 50 m (54.5 码)，测量到墙壁的距离，我们推荐50m距离是因为声音来回的距离正好是100m。

   • 你可以用卷尺量距离，或拿团线，在线上用彩带或彩线给线做标记，使得长线上的每个节都相距1m。
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   站在墙前一定距离处，让旁边的朋友拿个秒表。
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   拍十次手。让朋友在第一下拍手的时候开始计时，最后一下拍手的时候停表。你要拍10次手，而不是1次，这样朋友可以有足够时间来顺利计时，并停止计时。
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   让距离除以拍手的时间。
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   再除以拍手次数。这样可以测量声音从手发出，再从墙壁返回的速度。

   • 声音在海平面速度为 340.29 m/s (1,116英尺每秒或 761.2 mph)。你的计算结果应该接近这个数字，可能不完全相等，这是因为上面数据是海平面测量得到的。空气越稀薄，声音速度越慢。声音在固体、液体中的速度也比空气中的快得多。
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方法 3

方法 3 的 3:

测量风速

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   1
   拿个风速计。风速计就是测量风速的装置，含有三个杯状叶，下面通过电线连着主测量仪。风可以让杯状的叶片转动。

   • 你可以买个风速计，或自己做个。如果自己做，在这个实验中，最好还是做个叶片颜色不相同的。
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   测量风速计中间点到风速计叶片中间的距离。这就是风速计的半径。半径乘以2就是直径。

   • 一个叶片完成一次转动，则转动距离就是2乘以半径再乘以π的值，即圆周长度。假设这个半径长度是30cm（1英寸），则转一圈的移动距离是 2 x 30 x 3.14 (圆周率约到2位小数位)，或 188.4 cm (74.2 英寸)。
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   3
   把风速计放在能被风转动的地方。你需要的风力要足以转动风叶，但是不能让风把风速计吹翻。把风速计固定在地上或柱子上，让其保持直立状态。
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   计算风速计在一定时间内转动的圈数。可以用5、10、15、20或30秒作为一个间隔，或可以用1分钟作为间隔时间。
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   用转动圈数除以观察时间（秒数）。如果在10秒钟内转动50圈，则可以用50除以10，得到转速，即5圈每秒。
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   用转速乘以每圈转动距离。如果半径是30cm，则一圈就是188.4cm，按5圈每秒的转速，运动942cm，则风速就是942 cm/s (30.9 英尺每秒)。

   • 让 942 cm/s 乘以 3600 得到 3,391,200 cm/hr ，除以100,000 (一千米中的厘米数) 等等 33.9 km/hr。
   • 让 30.9 英尺每秒乘以 3,600 得到 111,240 英尺每小时，除以 5,280 得到 21.1 英里每小时。
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小提示

• 速度和速率有关，速度就是带方向的速率。要辨别两者，很简单，只要记得风速计测量的是风的速率，而不是速度，这是因为叶片是转圈运动。风向袋测量的是风的速度，因为会显示风吹的方向。

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警告

• 一些物体速度太快，用普通方法无法测量速度。最初成功测量出光速的方法，就是通过木星的卫星蚀持续时间和地球和木星距离的比较来得出光速的。之后又有通过旋转镜面反射来测量光速的方法。

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你需要准备

• 秒表
• 助手
• 跑道（测量跑步运动员的速度）
• 反射声音的墙（测量声音速度）
• 测量带或绳子（测量声音速度）
• 风速计（测风速用）