Как измеряют скорость автомобилей?

В этой публикации ведущие производители комплексов для фотовидеофиксации нарушений ПДД расскажут, как работают приборы и чем один способ измерения скорости отличается от другого.

Предыдущее Следующее

{{/if}}

В прошлом номере «Доброй Дороги Детства» мы рассказали вам о том, как в России и других странах мира ведётся борьба с нарушителями скоростного режима. Но прежде чем наказывать нарушителя за превышение скорости, эту скорость необходимо измерить. Сделать это можно по-разному: с помощью радара или видеокамеры. А ещё можно рассчитать её, зная время, за которое автомобиль проедет
заранее известное расстояние.

В этой публикации ведущие производители комплексов для фотовидеофиксации нарушений ПДД расскажут, как работают приборы и чем один способ измерения скорости отличается от другого. Компания «Симикон» из Санкт-Петербурга объяснит принцип измерения скорости радаром, компания «Технологии Распознавания» из Москвы покажет, как можно измерить скорость при помощи видеокамеры, а компания «Автодория» из Казани расскажет, зачем нужно измерять среднюю скорость движения автомобиля на участке дороги.

Измерение скорости при помощи радара

Автомобили созданы для передвижения, причём желательно — на высокой скорости. Каждый из нас хочет добраться из точки А в точку В как можно скорее. Чем быстрее едет автомобиль, тем меньше времени нужно, чтобы добраться до цели.

Однако скорость движения на дорогах ограничена. Почему? Да потому, что на большой скорости больше риска. На большой скорости машиной труднее управлять и движение становится опасным. Кроме того, чем выше скорость, тем длиннее тормозной путь. Например, если увеличить скорость на 10 км/час, то тормозной путь увеличивается вдвое.

Выбор скорости зависит от особенностей дороги. Поэтому на дорогах устанавливают специальные знаки, ограничивающие скорость. А для нарушителей предусмотрены наказания в виде штрафов.

Но прежде чем наказывать, нужно точно измерить скорость автомобиля. Самый удобный и точный способ измерения — это измерение при помощи радара, который излучает электромагнитный сигнал в сторону автомобиля. Отразившись от движущегося автомобиля, сигнал приходит обратно на антенну радара, при этом частота отражённого сигнала зависит от скорости машины. Этот необычный эффект открыл австрийский физик Кристиан Доплер ещё в 1841 году. И с тех пор все радары, основанные на этом принципе, называются доплеровскими.

Современные доплеровские радары умеют не только измерять скорость, но и определять направление движения автомобиля, точно находить местоположение каждой машины на дороге. Если совместить такой радар с фотокамерой, то получится устройство, называемое фоторадар, который может автоматически фотографировать все проезжающие автомобили, одновременно измеряя их скорость. И если среди них окажется нарушитель, то радар автоматически его обнаружит, сфотографирует и отправит в центр обработки все данные для оформления штрафа. Важно, что при этом фоторадар может не только сфотографировать номер автомобиля, но и «прочитать» его, то есть распознать имеющиеся на нём символы (буквы и цифры) и перевести их в цифробуквенный код. Без этого было бы невозможно автоматически обрабатывать полученные данные: пришлось бы использовать труд операторов, которые должны были бы рассматривать все фотографии глазами. Представьте, сколько машин проходит каждый час по скоростной дороге? За день с каждого фоторадара могут быть получены десятки тысяч фотографий! А распознанный номер может быть обработан с помощью компьютера автоматически.

Все данные фоторадар отправляет в центр обработки. Там есть база данных — специальным образом организованная информационная система, в которой содержатся данные обо всех зарегистрированных в стране автомобилях, а также именах и адресах их владельцев. Если водитель нарушил правила и превысил скорость, то система оформит протокол, который будет отправлен хозяину автомобиля по почте. И тот должен будет заплатить штраф. Вся эта сложная система действует для того, чтобы все водители соблюдали Правила дорожного движения и мы могли безопасно пользоваться нашими дорогами.

Разумеется, современный фоторадар — это не просто сочетание камеры и радара. Для бесперебойной работы этого сложного прибора требуется целая система обеспечения жизнедеятельности, включающая защиту от изменений температуры, предотвращение запотевания стёкол, дистанционную диагностику и многое, много другое. Поэтому для разработки и производства этих приборов требуется сложное оборудование и специальные знания. Но зато выпускаемые в нашей стране фоторадары настолько надёжны, что, например, для обслуживания нескольких тысяч приборов, выпущенных компанией «Симикон» в Санкт-Петербурге и установленных по всей стране, требуется группа поддержки, состоящая всего из трёх человек.

И ещё хочется отметить одну очень важную вещь. Каждый водитель, садясь за руль своего автомобиля, должен понимать, что соблюдать ПДД нужно не из страха перед штрафами, а ради безопасности всех участников дорожного движения.

Измерение скорости по видеоизображению

В некоторых комплексах фотовидео­-фиксации для измерения скорости используют видеосъёмку. Так, например, измеряет скорость автоматический комплекс фотовидеофиксации «АвтоУраган», разработанный компа­нией «Технологии Распознавания».

«АвтоУраган» работает так. Видео­камера комплекса направлена на определённый участок дороги, длина которого известна заранее. Эта дистанция называется «зона контроля», её длина составляет около 6 метров (рис. 1). Когда машина въезжает в зону контроля, камера фиксирует это и распознаёт закреплённый на автомобиле автомобильный номерной знак. Именно номер является опорной точкой для дальнейшего вычисления скорости (рис. 2). Далее весь путь автомобиля через зону контроля фиксируется видеокамерой. Камера «АвтоУрагана» формирует кадры через каждые 40 миллисекунд и фиксирует время каждого видеокадра (рис. 3). Поскольку время, когда сделаны первый и последний видеокадры, известно, можно вычислить время, за которое автомобиль проехал зону контроля. А зная время и длину зоны контроля, можно рассчитать скорость автомобиля (рис. 4).

Кстати, чем медленнее движется автомобиль, тем больше кад­ров будет сделано за время проезда зоны контроля. Например, двигаясь со скоростью 80 км/час, автомобиль проедет дистанцию зоны контроля (6 метров) за 270 миллисекунд. Соответственно, этот автомобиль в зоне контроля будет зафиксирован шесть раз (270 разделить на 40).

Зачем нужно измерять среднюю скорость автомобиля?

Представьте, что вы участвуете в соревнованиях по бегу. Одновременно с командой «Старт» судья нажимает на кнопку секундомера, чтобы начать отсчёт времени, за которое вы преодолеете дистанцию. Когда вы пересекаете черту финиша, судья снова нажимает на кнопку секундомера — отсчёт времени окончен. Теперь известно, за какое время вы смогли пробежать марафон. А поскольку изначально известна дистанция, которую необходимо пробежать, то можно вычислить среднюю скорость, с которой вы двигались на этом участке, по формуле

V (скорость) = S (путь) / t (время)

Например, если вы преодолели 500 метров за 1 минуту 40 секунд, то ваша средняя скорость составила 5 м/с или 18 км/час.

В спортивных соревнованиях не бывает требований, с какой максимальной скоростью надо бежать. Здесь каждый соревнуется в своём мастерстве. На дорогах, по которым ездят автомобили, другие правила. На каждой дороге обязательно установлено ограничение скорости и специальный знак, информирующий об этом водителей. Это необходимо для обеспечения безопасности дорожного движения, потому что чем выше скорость автомобиля, тем сложнее им управлять и тем больше тормозной путь. Однако не все водители соглашаются выполнять правила. В этом случае на помощь государству приходят современные информационные технологии. Чтобы контролировать скорость водителей на аварийно-опасных участках, государство часто использует системы автоматической фиксации средней скорости. В России впервые эту технологию разработала компания «Автодория», которая специализируется на создании интеллектуальных транспортных систем.

Принцип работы системы контроля средней скорости такой же, как и в примере с соревнованиями по бегу. Только вместо обычного секундомера выступает специальный прибор, похожий на скворечник, внутри которого спрятан особенный секундомер, который соединён со спутником, камера и микропроцесссор. Вместо бегуна — автомобиль, на котором установлен уникальный госномер. Этот госномер присвоен только одному автомобилю, второго такого номера нет.

На дороге устанавливается два прибора — на старте и финише участка, где необходим контроль скорости. Приборы устанавливают на расстоянии друг от друга 0,2–10 км. Это расстояние строго определено и неизменно на каждом конкретном участке. Когда автомобиль проезжает мимо первого прибора, камера фотографирует его и передаёт в специальное подразделение Госавтоинспекции, которое называется Центром фотовидеофиксации, эту фотографию вместе с информацией о времени проезда мимо камеры. Помните про секундомер, соединённый со спутником? Это он помогает засечь время проезда мимо камеры. Затем автомобиль проезжает мимо второго «скворечника». Камера, установленная в этом месте, тоже фотографирует автомобиль, а секундомер определяет, в какое время был совершён второй проезд. Эти фотографии и данные о времени проезда между двумя камерами передаются в ГИБДД, а с помощью специальной программы происходит распознавание госномера автомобиля и вычисление времени, за которое он преодолел дистанцию.

Например, автомобиль проехал мимо первой камеры в 12 часов 34 минуты 12 секунд, а мимо второй — в 12 часов 35 минут 02 секунды. Расстояние между двумя приборами составляет 1000 метров. Получается, что автомобиль про­ехал этот участок за 50 секунд. Значит, его средняя скорость на участке составила

V=S/t=1000 метров / 50 сек = 20 м/с или 72 км/час.

Если на участке стоит ограничение скорости 50 км/час, значит, автомобиль двигался быстрее установленной скорости. За несоблюдение правила водителю будет выписан штраф за превышение установленной скорости на 22 км/час. Если на участке дороги стоит ограничение скорости 90 км/час (например, на загородной трассе), то никакого нарушения не было, а значит, в Госавтоинспекции не выставят штраф водителю.

С помощью такого метода контроля средней скорости удаётся в два раза снизить число ДТП на тех участках, где установлены приборы. Такой способ обеспечения безопасности побуждает водителей соблюдать скорость на всём пути их движения, нарушителей скорости в потоке становится меньше, а водителей, соблюдающих правила скоростного режима, — больше. Так «Автодория» помогает сделать дорожное движение безопаснее.

Другие статьи по теме: Наглядные пособия / Методика работы / Интересное

 

Термоанемометр для измерения скорости воздуха

Скорость воздуха – величина, которая важна во многих областях. Прежде всего, это относится к воздуховодам систем вентиляции, но и внутри помещений полезно измерять скорость воздуха. Для этого используется анемометр, который также известен как прибор для измерения скорости ветра. Однако с его помощью не только измеряется скорость ветра, но и объемный расход. Скорость потока воздуха и объемный расход в помещениях влияют на качество воздуха. Здесь важно проводить регулярные измерения, потому что в большинстве случаев факторы, влияющие на качество воздуха, невозможно определить сразу.

Если вы хотите купить термоанемометр, важно обратить внимание на следующие функции:

• расчет усредненного значения по времени
• возможность измерять температуру, скорость потока и объемный расход
• функция hold

Термоанемометр h4>

Для измерения скорости потока и температуры в воздуховодах

Управляемые с помощью смартфона h4>

Термоанемометры, управляемые с помощью смартфона/планшета

Многофункциональные измерительные приборы h4>

For all air conditioning and ventilation measurements.

Измерение скорости воздуха и её влияние на качество воздуха в помещении

Измерение скорости ветра позволяет больше узнать об условиях окружающей среды. Но и в помещениях скорость воздуха измеряют все чаще. Для этого используют как термоанемометр, так и анемометр с крыльчаткой. Сенсор термоанемометра позволяет измерять скорость воздуха и объемный расход. Модель, рассчитанная на высокие температуры, может обеспечивать точные измерения при температуре до 140°C.

Некоторые приборы, которые вы можете приобрести у Testo, имеют встроенный сенсор для измерения скорости потока. Такие приборы используются, например, для проверки работоспособности систем вентиляции и кондиционирования. Для этого измеряется скорость потока в воздуховодах, что позволяет определить возможные негативные воздействия на микроклимат в помещении. Измерение скорости воздуха с помощью термоанемометра позволяет рассчитывать объемный расход.

Кроме того, анемометры позволяют измерять скорость воздуха в помещениях, когда есть сомнения насчет сквозняков и температуры воздуха. Причиной могут быть дефекты конструкций или негерметичные окна. В некоторых случаях потоки могут быть столь незначительны, что даже не сразу чувствуются. Но такой точный прибор, как анемометр, позволяет сразу их выявить.

Термоанемометр имеет следующие преимущества:

• измерение скорости потока воздуха, в том числе в помещениях
• возможно измерение объемного расхода
• а в некоторых случаях и измерение температуры
• также есть возможность анализа данных и документирования, совмещенного с изображением

Термоанемометр, управляемый со смартфона

В наше время анемометр, подключаемый к смартфону, дает дополнительные преимущества. Эти преимущества связаны с более удобным и простым анализом и получением данных. В Testo вы можете заказать термоанемометр, управляемый со смартфона. Эта модель способна измерять скорость потока, объемный расход и температуру. Затем полученные результаты передаются по Bluetooth на мобильное приложение. Там вы можете просматривать и анализировать данные, а также сравнивать их с другими измерениями.

Анемометр, который подключается к смартфону, позволяет эффективнее проводить измерения в вентиляционных воздуховодах. Мобильные приложения для измерительных приборов очень удобные и имеют интуитивный пользовательский интерфейс.

Преимущества термоанемометра, управляемого со смартфона:

• передача данных измерений в мобильное приложение
• анализ данных в мобильном приложении
• простота в использовании

Покупайте анемометры от Testo

Если вы хотите купить анемометр, в Testo вы найдете большой выбор моделей. В их число входят классические анемометры для измерения скорости потока и модели, позволяющие также измерять температуру.

У термоанемометров много областей применения, и они отличаются удобством в использовании и быстрой передачей результатов. Если вы хотите иметь возможность еще эффективнее анализировать полученные результаты, вы можете выбрать модель, управляемую со смартфона.

Другие приборы для измерения потока воздуха

Скорость потока можно измерять разными приборами. Один из них – электронный балометр. Этот прибор разработан специально для точного определения объемного расхода при измерениях на больших потолочных вентиляционных решётках.

Он прост и удобен в управлении, а в мобильном приложении вы сможете составить отчет об измерениях. Помимо объемного расхода электронный балометр измеряет относительную влажность и температуру. Таким образом, в сочетании с анемометром, который измеряет скорость воздуха, вы можете получить самые полные результаты.

Измерение скорости потока анемометром с крыльчаткойИзмерение скорости потока анемометром с крыльчаткой

Давайте снова взглянем на анемометр с крыльчаткой как прибор, измеряющий скорость воздуха. Он идеально подходит для определения скорости ветра под открытым небом. Testo также предлагает такие модели, которые позволяют быстро и просто измерять скорость потока на вентиляционных решетках, а также температуру воздуха. Также возможен расчет различных производных параметров. Для этого достаточно просто нажать кнопку на рукоятке прибора.

Функции анемометра с крыльчаткой:

• встроенная крыльчатка
• измерение температуры воздуха, скорости потока и влажности
• возможен расчет усредненных значений

Измерение работы, мощности и объемной скорости потока

Поиск по вики-сайту о сжатом воздухе

Изучив основы физики здесь, вы сможете узнать больше о физических единицах, используемых для измерения различных состояний материи. Это может быть очень полезно при работе со сжатым воздухом. В этой статье мы расскажем об основах измерения работы, мощности и объемной скорости потока.

Что такое механическая работа? Как она измеряется?

Механическую работу можно определить в виде произведения силы и расстояния, с которого сила воздействует на тело. В частности, что касается тепла, работа — это энергия, которая передается от одного тела другому. Разница заключается в том, что теперь мы рассматриваем силу вместо температуры. В качестве примера рассмотрим газ в цилиндре, сжимаемый движущимся поршнем. Сжатие происходит под действием силы, перемещающей поршень. Таким образом, энергия передается от поршня газу.

Такой перенос энергии осуществляется в термодинамическом смысле слова. Результат работы может быть выражен в разных формах, таких как изменения потенциальной, кинетической или тепловой энергии. Механическая работа, связанная с изменениями объема газовой смеси, является одним из важнейших процессов в инженерной термодинамике. В системе СИ единицей работы является джоуль: 1 Дж = 1 Нм = 1 Вт*с.

Как измерить мощность?

Мощность — это работа, выполняемая за единицу времени. Это показатель того, насколько быстро можно выполнить работу. Единицей СИ для измерения мощности является ватт: 1 Вт = 1 Дж/с. Например, мощность или поток энергии к приводному валу компрессора численно подобен теплоте, испускаемой системой, плюс тепло, приложенное к сжатому газу.

Как измеряется объемная скорость потока?

Объемный расход системы представляет меру объема жидкости, протекающего за единицу времени. Его можно рассчитать в виде произведения площади поперечного сечения потока и средней скорости потока. В системе СИ единицей объемной скорости потока является м3/с. Тем не менее, часто используется единица литры в секунду (л/с), когда речь идет об объемной скорости потока (также называемой производительностью) компрессора. Она обозначается в виде нормальных литров в секунду (н.л/с), либо в виде подачи атмосферного воздуха (л/с). При использовании н.л/с расход воздуха пересчитывается для «нормального состояния», т.е. обычно он выбирается при давлении 1,013 бар (а) и 0 °С. Нормальная единица измерения н.л/с в основном используется при определении массового расхода.

Для подачи атмосферного воздуха (FAD) выходной расход компрессора пересчитывается до объема атмосферного воздуха при стандартном состоянии на входе (входное давление 1 бар (a) и температура на входе 20 °C). Соотношение между двумя объемными скоростями потока (обратите внимание, что упрощенная формула, показанная выше, не учитывает влажность).

Что такое подача атмосферного воздуха?

FAD или подача атмосферного воздуха. Объясним этот термин на следующем примере. Что означает FAD = 39 л/с для компрессора, работающего при давлении 13 бар? Сколько времени необходимо для того, чтобы заполнить резервуар 390 л при давлении 13 бар? Чтобы вычислить это, нам нужно вернуться к условиям давления на входе, которое составляет 1 бар.

Если мы начинаем с пустого сосуда, то через 1 секунду в емкости будет объем 39 литров при давлении 1 бар. Через 10 секунд давление внутри сосуда составляет 1 бар. Через 20 секунд давление составляет 2 бар. Таким образом, через 130 секунд сосуд будет заполнен до 13 бар. Затем определяем разницу между исходными и нормальными условиями. Исходные условия характеризуются давлением 1 бар, температурой 20 °C и относительной влажностью 0% (RH). Нормальные условия характеризуются давлением 1 атм = 1,01325 бар, температурой 0 °C и влажностью 0% RH. Следующее определение — SER или удельное потребление энергии. Эта величина обозначает количество энергии, которое требуется для подачи 1 литра FAD при определенном давлении.

Другие статьи по этой теме

Измерение давления, температуры и теплоемкости

Чтобы понять процесс обработки сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Мы определим различные физические единицы измерения давления, температуры и теплоемкости. Узнайте больше.

Структура и различные состояния материи

Чтобы понять процесс получения сжатого воздуха, необходимо определить некоторые базовые физические понятия. Начнем с объяснения структуры и четырех различных состояний материи. Узнайте больше.

Пространственная велосиметрия (измерение линейного размера и скорости частиц при помощи пространственного фильтра)

Гранулометр Parsum работает на основе запатентованного принципа подсчета частиц с помощью оптического волокна. Он одновременно измеряет размер частиц и скорость отдельных частиц. Прибор может определять количество частиц и распределение размеров на основе статистических данных в сочетании с технологией пространственной велосиметрии. Технология пространственной велосиметрии широко признана и используется для измерения скорости объектов в течение более трех десятилетий.

• Проверка и калибровка в соответствии с сертифицированным стандартом.
• Запатентованная технология измерения.
• Объемное распределение и линейное количественное распределение.
• Постоянное измерение и отсутствие перерывов в получении данных.
• Не используется предположение о сферичности частиц.

Обзор пространственной велосиметрии

С помощью пространственной велосиметрии можно получить данные о размере и скорости частиц, когда они проходят через лазерный луч и отбрасывают тень на линейно расположенные оптические волокна (см. рис. 1).

Рис. 1: Схема, показывающая принцип работы пространственной велосиметрии в гранулометре Parsum

Импульсный сигнал генерируется при пересечении частицами пучков волокон, обозначенных «burst a» и «burst b». Частота этого сигнала измеряется фотодетекторами и пропорциональна скорости частицы v. Зная постоянную пространственного фильтра g, можно рассчитать скорость v. По мере прохождения частиц через луч отдельное оптическое волокно генерирует вспомогательный «импульсный» сигнал. Зная время импульсного сигнала t и скорость движущихся частиц v, можно рассчитать длину хорды x.

Фактический размер частиц зависит от формы и траектории движения частицы во время ее прохождения через лазер. Полученное значение представляет собой длину хорды (рис. 2). По мере накопления результатов отдельных частиц (обычно 3000–10 000 частиц в течение 30–120 секунд) рассчитываются длина хорды и распределение скорости. Параметры, полученные от распределения длины хорды X(10), X(50) и X(90), можно сопоставить с другими результатами анализатора размеров частиц.

Рис. 2: Схема, показывающая зависимость длины хорды от размера, формы и траектории движения измеряемой частицы.

Урок 35. понятие скорости. единицы скорости — Математика — 4 класс

Математика, 4 класс

Урок № 35. Понятие скорости. Единицы скорости

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

— что такое «скорость»?

— какими единицами измеряется скорость?

— как вычислить скорость?

Глоссарий по теме:

Скорость – это расстояние, пройденное объектом за единицу времени.

Скорость – это величина, её можно измерять и сравнивать.

Чтобы узнать скорость движения, нужно расстояние разделить на время.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Моро М.И., Бантова М.А. и др. Математика 4 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. Ч.2 — М.; Просвещение, 2017. – с.5-7

2. Моро М.И., Волкова С.И. Математика. Рабочая тетрадь 4 класс. Часть 2. М.; Просвещение, 2016. – с.3

3. Волкова С.И. Математика. Проверочные работы 4 класс. М.; Просвещение, 2017. – с.54

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Наверняка вы замечали, что в окружающем нас мире постоянно что-то движется. Что-то движется быстрее, а что-то медленнее. Например, по дороге идёт человек, едет автомобиль, в воздухе летит самолёт. Все они движутся, но автомобиль движется быстрее человека, а самолёт быстрее автомобиля. В математике величиной характеризующей быстроту движения объектов, является скорость.

Кто бежит быстрее, зебра или страус, если зебра бежит со скоростью 60 км/ч, а страус за минуту пробегает 500м?

Легковая машина прошла 160 км за 2 часа. В течение каждого часа она проходила одинаковое расстояние. Сколько километров проходила эта машина за один час?

Чтобы найти, какое расстояние машина проехала за один час, нужно все пройденное расстояние, 160 км, разделить на время, 2 часа. Таким образом, скорость движения машины – 80 километров в час. Иначе можно сказать, что за один час машина проходила 80 километров.

Сокращенно записывается так: 80 км/ч.

160 : 2 = 80 км/ч

Космический корабль пролетает 8 тысяч метров в секунду. Его скорость можно записать так: 8000 м/с.

Вы знаете, что 1000 м = 1 км. Значит, скорость космического корабля можно записать иначе: 8000 м/с = 8 км/с.

Например, черепаха за минуту проползает пять метров, это значит, что скорость движения черепахи – пять метров в минуту. Улитка за одну секунду может проползти один сантиметр, то есть скорость улитки – один сантиметр в секунду.

Скорость движения – это расстояние, пройденное за единицу времени.

Единицей времени может быть одна секунда, одна минута или один час.

Чтобы узнать скорость движения, нужно расстояние разделить на время.

Скорость = Расстояние : Время

Задания тренировочного модуля:

1. Соотнесите значение скорости с объектом.

Объект	Значение скорости
черепаха	90 км/ч
человек	700 км/ч
автомобиль	5 м/мин
самолёт	8 км/с
ракета	5 км/ч

Правильный вариант:

Объект	Значение скорости
черепаха	5 м/мин
человек	5 км/ч
автомобиль	90 км/ч
самолёт	700 км/ч
ракета	8 км/с

2. Дед Мороз послал погоню за злым Волшебником, похитившим Снегурочку. Подчеркните имена посланников Деда Мороза, которые смогут догнать похитителя.

Правильный вариант: волк, медведь, олень

3. Выберите один правильный вариант ответа.

Скорость – это величина, которая показывает:

1. пройденный объектом путь;

2. как быстро движется объект;

3. какой путь проходит объект за единицу времени.

Правильный вариант: какой путь проходит объект за единицу времени.

ГИБДД придумала новый способ измерять скорость российских водителей

В ГИБДД России намерены заменить стационарные «треноги», измеряющие скорость автомобилей, на камеры, которые будут вмонтированы в светосигнальные балки с проблесковыми маячками, установленные над крышей автомобилей инспекции. Эти комплексы смогут фиксировать нарушения, записывая видео и измеряя скорость. При этом система может работать, как в стационарном режиме, так и на ходу.

Российская Госавтоинспекция хочет заменить мобильные «треноги», которые фиксируют нарушение скоростного режима, на мобильные камеры, которые будут встроены в светосигнальные балки с проблесковыми маячками, установленные над крышей патрульных автомобилей, сообщает Autonews со ссылкой на главу ГИБДД Михаила Черникова.

«Замена передвижных комплексов на те, что фиксируют скорость в транспортном потоке прямо из патрульных автомобилей ГИБДД, повысит эффективность и минимизирует недоверие населения к передвижным комплексам. Претензий со стороны населения будет меньше», — уверен Черников, представивший новые автоматические комплексы на выставке «Дорога 2019» в Екатеринбурге.

Камеры отечественного производства «Кордон.Про» будут измерять скорость автомобилей, как в стационарном режиме, так и на ходу, то есть во время движения автомобиля ГИБДД в транспортном потоке, передает портал.

По информации «Коммерсанта», закупка новой техники будет производить в следующем году. «Они [комплексы] снимают все вокруг на 360 градусов, и видео пишут, и скорость замеряют. Думаю, что в следующем году такие балки сможем ставить на новые патрульные машины», — приводит издание слова Черникова.

По данным СМИ, в России только две компании производят подобные устройства.

Питерская компания «Симикон» создала комплекс «Кордон. Про», который можно установить внутри автомобиля или на крышу машины постовой службы. Камера замеряет скорость машин, которые едут сзади автомобиля инспектора. Собственную скорость прибор измеряет собственным радаром, используя данные сигнала, отраженного от дорог, утверждает «Коммерсант».

Вторым производителем является компания «Арсенал 67», расположенная в Смоленске. Она изготавливает сигнальные балки с уже встроенной камерой, которые устанавливаются на крышу машины.

По данным издания, ГИБДД склоняется ко второму варианту устройства. По словам Черникова, он видел такие комплексы у полиции Азербайджана.

Вместе с тем эксперты опасаются, что измерения таких камер могут быть неточными. В частности, такое мнение выразил координатор движения «Синие ведерки» Петр Шкуматов. Он считает, что если данные о собственной скорости берутся с GPS и из бортового компьютера машины, то точность измерений будет низкой.

Вместе с тем он не поддержал идею с введением в эксплуатацию «Кордон.Про», которые могут быть «переданы частным компаниям».

«То есть затонированные частные автомобили, оснащенные подобными камерами, будут просто передвигаться в местах-ловушках, и водителям будут приходить штрафы, что еще больше обозлит автовладельцев и выведет конфликт на новый уровень. Если же камеры будут интегрированы в патрульные автомобили ГИБДД, то подобных проблем не возникнет», — сказал Шкуматов в комментарии «Коммерсанту».

Тем временем эксперт по системам фиксации нарушений Григорий Шухман отметил в разговоре с изданием, что неясно, каким образом камеры на движущемся авто будут определять скоростной режим на отрезке, который преодолевает автомобиль. В случае с «треногами», считает специалист, это проще понять, потому что они «устанавливаются в местах с заведомо известным скоростным режимом».

На семинаре-совещании в Екатеринбурге присутствовал также вице-мэр Москвы Максим Ликсутов, который предложил ужесточить правила дорожного движения. По его мнению, необходимо снизить порог допустимого превышения скорости в городах. Сейчас он составляет 20 км/ч, Лискутов выступил за его уменьшение до 10 км/ч, передает «ФедералПресс».

Однако первый зампред Комитета Госдумы по госстроительству и законодательству Вячеслав Лысаков считает, что введение наказания за превышение скорости свыше чем на 10 км/ч может привести к дальнейшей коммерциализации штрафов, передает «Российская газета».

По данным МВД России, за первое полугодие 2019 года на территории страны произошло 70151 ДТП, в котором погибло 6763 и получили ранения 90103 человека. Вместе с тем отмечается, что восемь из девяти (88,7%) ДТП произошли из-за нарушения ПДД водителями автомобилей.

«Всего совершено 62229 таких ДТП, в которых погибло 5792 и ранено 82634 человека», — говорится в отчете. В то же время эти показатели ниже данных за аналогичный период прошлого года. Так, по статистике, снизилось количество ДТП на 1,3%, а количество погибших – на 5,4%.

Измерители скорости, которые использует ГИБДД

△

▽

Сокол

Производитель — АОЗТ Ольвия, Санкт-Петербург.

Небольшой, полностью автономный радиолокационный измеритель скорости, работающий в Х-диапазоне. Хорошо работает как с единичными, так и с движущимися в потоке целями с расстояния 300—500 метров. Идентифицируется любыми радар-детекторами. Из-за высокой надежности, удобства в обращении и относительно небольшой цены ($390) активно закупается подразделениями ГИБДД. Первая версия прибора была выпущена в 1998 г., с тех пор он дважды модернизировался и на сегодняшний день выпускается в двух модификациях: «Сокол М-С» и «Сокол М-Д».

«Сокол М-С» предназначен для стационарной работы, имеет регулируемую дальность действия, память, разделение направлений движения, контроль одновременно двух целей. «Сокол М-Д» кроме вышеперечисленного может работать при движении инспектора в патрульном автомобиле, измеряя при этом скорость как встречных, так и попутных транспортных средств. Прибор оснащен экраном, на котором отображается информация о скорости транспортного средства, времени момента нарушения и настройках прибора.

Еще одна особенность прибора — возможность контролирования сразу двух объектов. Эта функция полезна при решении конфликтных ситуаций.

Сокол-Виза

Производитель — АОЗТ Ольвия, Санкт-Петербург.

Мобильный комплекс замера скорости и видеофиксации представляет собой радар Сокол, работающий в паре с цифровой видеокамерой. Система работает в стационарном режиме (устанавливается на неподвижный патрульный автомобиль) и может измерять скорость только встречных машин. Дальность действия радара — 500 метров, однако эффективность видеофиксации ограничена возможностями видеокамеры. Фактически, максимальная дальность составляет 50—100 метров.

Сокол-Виза позволяет фиксировать на видео не только нарушение скоростного режима, но и проезд на красный свет или выезд на встречную полосу — опротестовать обвинение с такой доказательной базой в суде вряд ли удастся.

Искра-1

Производитель — НПО Симикон, Санкт-Петербург.

Недорогой ($430) и очень эффективный радар, работающий в К-диапазоне. Определяя скорость автомобиля по импульсному принципу (параметры движения цели Искра вычисляет за 0,2 секунды), этот прибор легко обманывает практически все супергетеродинные радар-детекторы зарубежного производства: они воспринимают короткую посылку Искры как импульсную помеху.

С помощью этого измерителя можно определять скорость как встречных, так и удаляющихся машин. Кроме того, Искра может держать в памяти скорости двух автомобилей, расстояние до них и время нарушения.

Универсальный доплеровский радар ИСКРА-1 выпускается в различных конструктивных и функциональных модификациях. Все модели обеспечивают выбор самой быстрой цели из потока, совместимы с видеофиксатором и персональным компьютером.

• «ИСКРА-1″В — прибор в основном предназначен для работы в стационарном режиме на дорогах с невысокой интенсивностью движения, преимущественно в одном направлении (прибор без селекции направления целей). Наиболее экономичная модель.
• «ИСКРА-1» — прибор предназначен для работы в стационарном режиме на дорогах со средней и высокой интенсивностью движения. Позволяет выбирать направление фиксируемых целей;
• «ИСКРА-1″Д — полнофункциональная модель радара, способная решать любые задачи по контролю скоростного режима. Прибор применяется как для работы в движении по встречным и попутным целям в направлении движения патрульной автомашины или в обратном направлении, так и в обычном стационарном режиме с селекцией направления целей.
• «ИСКРА-1» ДА — датчик скорости для работы в составе различных комплексов и систем контроля скорости.
• «ИСКРА-ВИДЕО» — комплекс радара с видеофиксатором «КАДР-1» для фиксирования изображения нарушителя и документирования факта превышения порога скорости.

ЛИСД-2

Производители — НПП Полюс и ОАО Красногорский завод, Россия.

Прибор выполнен в виде бинокля с оптическим прицелом. Его основное преимущество — использование узконаправленного светового излучения, позволяющего выделить в плотном потоке машин любое транспортное средство и определить его скорость. Узконаправленный лазерный луч могут распознать далеко не все радар-детекторы. Однако, даже если сигнал ЛИСДа обнаружен, реагировать поздно — скорость уже зафиксирована.

Прибор ЛИСД работает только с неподвижной точки, но определяет скоростные параметры как приближающихся, так и удаляющихся целей. Дальность действия — 1000 метров, диапазон фиксируемых скоростей — до 350 км/ч.

Прибор ЛИСД-2 — один из самых дорогих: его цена составляет $3600. А в комплекте с цифровой видеокамерой он стоит более $5000.

Барьер 2М Производитель — объединение Запорожприбор, Украина.

Работает в так называемом Х-диапазоне (10,525 ГГц + 25 МГц). Позволяет определять скорость только приближающихся машин. Максимальная дальность действия — 500 метров. Барьер неплохо бьет по одиночным целям, но создает проблемы при выделении самого быстрого автомобиля в потоке. Работает только от бортовой сети автомобиля и идентифицируется всеми известными радар-детекторами. Барьер 2М — основное оружие московской ГИБДД (70% от общего числа измерителей скорости в Москве). Цена — $150—200.

Барьер 2-2М

Производитель — Запорожприбор, Украина.

Модернизированный прибор аналогичен Барьеру 2М, но выполнен по моноблочной схеме. Этот измеритель может работать в автономном режиме, питаясь от встроенных аккумуляторов. Из-за низкой надежности широкого распространения не получил. Цена — $290.

ПКС-4

Производитель — СКБ Тантал, Россия.

Такими постами контроля скорости (ПКС) оборудованы практически все стационарные пикеты на Московской кольцевой автодороге и выездах из столицы. Комплекс состоит из видеокамеры, совмещенной с радаром, работающим на частотах К-диапазона (24,15 ГГц + 100 МГц) в импульсном режиме. Радар-детектором не определяется.

Прибор ПКС-4 может анализировать скорость машин только в одном ряду. Вся информация (фотография машины, значение скорости) выводится на монитор компьютера, может распечатываться и служит неоспоримым доказательством нарушения.

ВКС

Производитель — НПП Синтез, Санкт-Петербург.

В основе видеокомпьютерной системы (ВКС) — американский радар Python, который работает в К-диапазоне. Комплекс базируется на патрульном автомобиле и позволяет фиксировать скорость машин, движущихся в попутном и встречном направлениях, причем сам патрульный автомобиль может двигаться. При динамическом замере радар определяет скорость машины-носителя по неподвижным предметам (столбам, деревьям) и сразу же вычисляет скорость цели. На экране монитора появляется картинка с изображением машины-нарушителя.

Комплекс ВКС позволяет фиксировать проезд на красный свет, выезд на встречную полосу и документировать место ДТП.

Стоимость ВКС составляет $5500, но после замены американского радара Рython на отечественный цена должна снизиться до $3500.

Беркут

Производитель — фирма ВАИС, Россия.

Основная задача этого комплекса — идентификация регистрационных знаков автомобилей и проверка их по базам данных Угон, Розыск, Техосмотр. Система Беркут может определять и скоростные параметры движения.

РАДИС

Производитель — НПО Симикон, Санкт-Петербург.

Мобильный радар нового поколения.

Отличительные особенности и новые возможности :

• высокая точность (±1 км/час)
• расширенный диапазон контролируемых скоростей (10-300 км/час)
• исключительная скорость измерений (не более 0,3 сек)
• уникально малый вес (450 грамм с АКБ) с тщательно выверенным центром массы, прибор удобно и приятно держать в руке
• два дисплея (сверх яркий светодиодный и жидкокристаллический с подсветкой) обеспечивают наглядность и простое управление с помощью системы экранного меню
• встроенный фонарик с встроенным таймером отключения для подсветки документов нарушителя
• встроенный USB-порт и радиоканал для обмена данными с внешними устройствами (компьютером, пультом и т.д.)
• удобная съемная рукоятка с темляком на запястье — для удобства работы «с руки»
• cамотестирование и полная электро- и термозащита встроенного аккумулятора
• селекция направления движения целей (встречная/попутная)
• возможность выбора самой быстрой и/или самой ближней цели из группы
• сохранение в памяти индивидуальных настроек при отключении питания
• возможность проведения измерений при зарядке аккумулятора
• возможность использования бортового источника питания с расширенным диапазоном входных напряжений
• конструкция измерителя предусматривает множество вариантов крепления в салоне автомобиля
• дистанционное управление по радиоканалу радаром, установленным на капоте или крыше патрульного автомобиля (крепление радара на магнитной подставке)

АвтомАтизированный стационарный комплекс фотофиксации нарушений ПДД «КРИС» С

Производитель — НПО Симикон, Санкт-Петербург.

Фоторадарный комплекс «КРИС»C предназначен для автоматической фотофиксации нарушений ПДД с возможностью передачи данных на стационарные или мобильные посты. Комплекс применяется также для распознавания государственных номеров ТС и проверки их по различным федеральным и региональным базам.

Принцип работы фоторадарных датчиков базируется на двух процессах: измерении скорости цели доплеровским радаром и анализа кадров зафиксированной цели в зоне контроля. В фоторадарных датчиках второго поколения используется новый радар с плоской направленной антенной и очень узкой диаграммой направленности (3,6 градусов), что обеспечивает измерение скорости только тех целей, которые находятся в кадре.

В датчиках установлено новое программно-аппаратное обеспечение, которое решает задачи математической обработки данных, получаемых с радара и камеры, анализа изображения на кадрах и распознавания номеров, самодиагностики, климатического контроля, а также выполняет коммуникационные функции.

В результате обработки данных и анализа изображения фоторадарный датчик выдает один зафиксированный кадр со значением скорости и распознанным номером автомобиля. Полученные кадры и данные по цифровым каналам связи передаются в on-line режиме на сервер хранения центрального поста или на мобильный пост.

Датчики устанавливаются над каждой полосой движения, что позволяет фиксировать всех нарушителей на данном участке дороги. Датчики можно направить навстречу или вслед движущемуся транспорту.

Фоторадарный передвижной комплекс «КРИС»П

Производитель — НПО Симикон, Санкт-Петербург.

Фоторадарный комплекс «КРИС»П является оперативно-техническим средством контроля скоростного режима и предназначен для фото- и видеофиксации нарушений ПДД с возможностью передачи по радиоканалу данных и кадров на удаленный мобильный пост. В комплексе используется новый фоторадарный датчик второго поколения.

Скорость — Единицы измерения — Edexcel — GCSE Maths Revision — Edexcel

Скорость — это мера того, насколько быстро что-то движется.

Скорость объекта — это то, как далеко объект перемещается за одну единицу времени. Формула для скорости:

\ [\ text {speed} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {time}} \]

Самыми распространенными единицами измерения скорости являются метры в секунду (м / с ), километров в час (км / ч) и миль в час (миль / ч).

В обычном автомобильном путешествии скорость автомобиля будет меняться.Расстояние, разделенное на время, вычислит среднюю скорость автомобиля.

Пример

Автомобиль преодолевает 120 миль за 2 часа 30 минут. Рассчитайте среднюю скорость автомобиля в милях в час.

\ [\ text {Средняя скорость} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {time}} \]

Единицы измерения скорости — мили в час, поэтому время должно быть в часах.

В часе 60 минут. 30 минут — это полчаса.

Общее время в пути 2.5 часов.

\ [\ text {Средняя скорость} = \ frac {120} {2.5} \]

Средняя скорость 48 миль в час.

Формулу скорости можно изменить, чтобы рассчитать затраченное время или пройденное расстояние.

\ [\ text {Distance} = \ text {speed} \ times \ text {time} \]

\ [\ text {Time} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {speed}} \]

Вопрос

Лаура проходит 17 км со средней скоростью 4,25 км / ч. Подсчитайте, сколько времени ей потребовалось, чтобы завершить путешествие.

Показать ответ

\ [\ text {Time} = \ frac {\ text {distance}} {\ text {средняя скорость}} \]

\ [\ text {Time} = \ frac {17} {4.25} \]

Время = 4 часа (единицы скорости — км / ч, поэтому время измеряется в часах)

Скорость и скорость

Скорость и скорость

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

Velocity — это скорость с направлением .

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:	звездная 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 месяцев 1 секунда

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

Квартир

Скорость обычно измеряется в:

• метр в секунду (м / с или мс ^-1 ), или
• км / ч (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 кв.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 приведенных примерах вычисляется средняя скорость : как далеко что-то перемещается за период времени.

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

Итак, существует также мгновенная скорость : скорость в момент 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 увеличивать или уменьшать скорость в это время, 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, это постоянная .

Для постоянной скорости средняя и мгновенная скорости одинаковы.

Скорость

Velocity — это скорость с направлением .

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 вы 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 там, 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!

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.
• Расскажите о графике зависимости скорости от времени.

Движение — это нечто большее, чем 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 могли бы, 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 соотносится 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 t = t _f — t ₀ ,

, где Δ t — изменение во времени или прошедшее время, t _f — время в конце движения, а t ₀ — время в начале 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, например, в милях в час или в километрах в час.

Средняя скорость

Средняя скорость — это смещение (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 (обозначенная 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 обозначаются 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, по средней скорости мы не можем сказать, 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 детальнее информация. Когда мы доводим этот процесс до его логического завершения, у нас остается бесконечно малый интервал. В течение такого интервала средняя скорость становится мгновенной скоростью или скоростью в определенный 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 времени 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 обиходе 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 является скаляром . 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 равна смещению, разделенному 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, следовательно, равно нулю для поездки туда и обратно.) Таким образом, средняя скорость равна , а не , просто величина 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 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 абсолютно прямой.)

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 по пяти или более испытаниям, 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-то 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. Таким образом, 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. Измерять скорость 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 для скорости
• Запомните и выполните шаги физической лаборатории, необходимые для определения средней скорости объекта

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, о скорости звука). Проверьте этот калькулятор скорости и расстояния и, наконец, найдите ответ на вопрос , как быстро я еду?

Скорость, расстояние, время

Все мы 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. Давайте 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 (т.е.г., через 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, то есть 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 больше останавливаться на 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 получите результат.Ознакомьтесь с пунктами ниже, чтобы узнать, как правильно пользоваться этим калькулятором:

1. Сначала необходимо 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, чтобы преодолеть определенное расстояние. 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 относительно средней скорости

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 нужно будет 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 — это относительное измерение. 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, чтобы определить расстояние 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, единственная разница 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?

Хотя наиболее экономичная скорость движения меняется 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, двигается 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 отрывать 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. Измерьте 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.База или СИ, единица измерения — метры в секунду , но это не очень практично в повседневной жизни. Вы, вероятно, больше знакомы с такими единицами измерения, как километр в час, мили в час и узлов. Любое расстояние во времени — это единица измерения 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 / ч).

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 эти два и разделите на 2.

Какие бывают типы ускорения?

Есть два типа 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.

Как были определены и измерены скорость звука и скорость света?

Крис Оутс, физик из отдела времени и частоты Национального института стандартов и технологий (NIST), объясняет.

Несмотря на разницу между светом и звуком, одни и те же два основных метода использовались в большинстве измерений их соответствующих скоростей. Первый метод основан на простом измерении времени, за которое световой или звуковой импульс проходит известное расстояние; деление расстояния на время прохождения дает скорость.Второй метод использует волновую природу, общую для этих явлений: измеряя как частоту (f), так и длину волны () распространяющейся волны, можно получить скорость волны из простого волнового соотношения speed = f × . (Частота волны — это количество гребней, которые проходят за секунду, а длина волны — это расстояние между гребнями). Хотя эти два явления разделяют эти подходы к измерению, фундаментальные различия между светом и звуком привели к очень разным экспериментальным реализациям, а также различным историческим достижениям в определении их скоростей.

В простейшей форме звук можно представить как продольную волну, состоящую из сжатий и растяжений среды вдоль направления распространения. Поскольку для распространения звука требуется среда, скорость звуковой волны определяется свойствами самой среды (такими как плотность, жесткость и температура). Таким образом, эти параметры необходимо включать в любые отчетные измерения. Фактически, можно перевернуть такие измерения и фактически использовать их для определения термодинамических свойств среды (например, отношения удельных теплоемкостей).

Первый известный теоретический трактат о звуке был предоставлен сэром Исааком Ньютоном в его Principia, , который предсказал значение скорости звука в воздухе, которое отличается примерно на 16 процентов от принятого в настоящее время значения. Ранние экспериментальные значения были основаны на измерениях времени, в течение которого звук выстрелов пушки преодолел заданное расстояние, и были лучше 1 процента от принятого в настоящее время значения 331,5 м / с при 0 градусах Цельсия. Даниэль Колладон и Шарль-Франсуа Штурм впервые провели аналогичные измерения в воде Женевского озера в 1826 году.Они обнаружили значение всего на 0,2% ниже принятого в настоящее время значения ~ 1440 м / с при 8 ° C. Все эти измерения страдали от изменений самих сред на больших расстояниях, поэтому большинство последующих определений проводилось в лаборатории, где условия окружающей среды параметры можно было бы лучше контролировать, и можно было бы исследовать большее разнообразие газов и жидкостей. В этих экспериментах часто используются трубки для газа или жидкости (или стержни из твердого материала) с точно откалиброванной длиной.Затем можно получить скорость звука из измерения времени, которое требуется звуковому импульсу, чтобы пройти через трубку. В качестве альтернативы (и обычно более точно) можно возбуждать резонансные частоты трубки (как у флейты), вызывая вибрацию на одном конце с помощью громкоговорителя, камертона или другого типа преобразователя. Поскольку соответствующие резонансные длины волн имеют простую взаимосвязь с длиной трубки, можно затем определить скорость звука из волнового соотношения и внести поправки в геометрию трубки для сравнения со скоростями в свободном пространстве.

Волновая природа света сильно отличается от звука. В простейшей форме электромагнитная волна (например, световая, радио- или микроволновая) является поперечной, состоящей из колеблющихся электрических и магнитных полей, перпендикулярных направлению распространения. Более того, хотя среда, через которую проходит свет, действительно влияет на его скорость (уменьшая ее на показатель преломления материала), свет также может проходить через вакуум, тем самым обеспечивая уникальный контекст для определения его скорости.Фактически, скорость света в вакууме c является фундаментальным строительным блоком теории относительности Эйнштейна, поскольку она устанавливает верхний предел для скоростей во Вселенной. В результате он появляется в широком диапазоне физических формул, возможно, самой известной из которых является E = mc ² . Таким образом, скорость света можно измерить множеством способов, но из-за ее чрезвычайно высокого значения (~ 300 000 км / с или 186 000 миль / с) ее изначально было значительно труднее измерить, чем скорость звука. Ранним усилиям, таким как пара наблюдателей Галилея, сидящих на противоположных холмах, мигающих фонарями взад и вперед, не хватало технологии, необходимой для точного измерения времени прохождения всего в несколько микросекунд.Примечательно, что астрономические наблюдения в 18 веке привели к определению скорости света с погрешностью всего в 1 процент. Однако для более точных измерений требовалась лабораторная среда. Луи Физо и Леон Фуко смогли выполнить обновленные версии эксперимента Галилеос с помощью оригинальных комбинаций вращающихся зеркал (наряду с улучшенной измерительной техникой), и они провели серию прекрасных измерений скорости света. С дальнейшими улучшениями Альберт А.Майкельсон провел измерения с точностью до одной десятой тысячи.

Метрология скорости света резко изменилась с определением, сделанным здесь в NIST в 1972 году. Это измерение было основано на гелий-неоновом лазере, частота которого фиксировалась петлей обратной связи, чтобы соответствовать частоте, соответствующей разделению двух квантованных энергий. уровни молекулы метана. И частота, и длина волны этого высокостабильного лазера были точно измерены, что привело к 100-кратному снижению неопределенности для значения скорости света.Это измерение и последующие измерения, основанные на других атомных / молекулярных стандартах, были ограничены не методикой измерения, а погрешностями в определении самого измерителя. Поскольку было ясно, что будущие измерения будут также ограничены, 17-я конференция Gnrale des Poids et Mesures (Генеральная конференция по мерам и весам) решила в 1983 году пересмотреть определение метра с точки зрения скорости света. Таким образом, скорость света стала постоянной (равной 299 792 458 м / с) и больше никогда не будет измеряться.В результате определение измерителя напрямую связано (через соотношение c = f ×) с определением частоты, которая на сегодняшний день является наиболее точно измеряемой физической величиной (в настоящее время лучшие часы с атомным фонтаном цезия имеют относительную погрешность частоты, равную около 1×10 ^-15 ).

Как быстро перемещается свет? | Скорость света

Скорость света в вакууме составляет 186 282 мили в секунду (299 792 километра в секунду), и теоретически ничто не может двигаться быстрее света.В милях в час скорость света очень большая: около 670 616 629 миль в час. Если бы вы могли путешествовать со скоростью света, вы могли бы обойти Землю 7,5 раз за одну секунду.

Ранние ученые, неспособные воспринимать движение света, думали, что он должен перемещаться мгновенно. Однако со временем измерения движения этих волнообразных частиц становились все более точными. Благодаря работе Альберта Эйнштейна и других мы теперь понимаем скорость света как теоретический предел: считается, что скорость света — константа, называемая «с», недостижима для чего-либо, обладающего массой, по причинам, объясненным ниже.Это не мешает писателям-фантастам и даже некоторым очень серьезным ученым придумывать альтернативные теории, которые позволили бы совершать ужасно быстрые путешествия по Вселенной.

Скорость света: история теории

Первое известное рассуждение о скорости света принадлежит древнегреческому философу Аристотелю, который написал свое несогласие с другим греческим ученым, Эмпедоклом. Эмпедокл утверждал, что, поскольку свет движется, ему нужно время, чтобы путешествовать. Аристотель, считавший, что свет распространяется мгновенно, не соглашался.

В 1667 году итальянский астроном Галилео Галилей стоял на холмах менее чем в миле друг от друга с двумя людьми, каждый из которых держал экранированный фонарь. Один раскрыл свой фонарь; когда второй увидел вспышку, он тоже открыл свою. Наблюдая, сколько времени требуется, чтобы свет увидел первый держатель фонаря (и вычитая время реакции), он подумал, что сможет вычислить скорость света. К сожалению, экспериментальное расстояние Галилея менее мили было слишком мало, чтобы увидеть разницу, поэтому он смог определить только то, что свет распространялся как минимум в 10 раз быстрее звука.

В 1670-х годах датский астроном Оле Ремер использовал затмения луны Юпитера Ио в качестве хронометра скорости света, когда он сделал первое реальное измерение скорости. В течение нескольких месяцев, пока Ио проходил за гигантской газовой планетой, Ремер обнаружил, что затмения произошли позже, чем предполагали расчеты, хотя в течение нескольких месяцев они приблизились к предсказаниям. Он определил, что свету нужно время, чтобы добраться от Ио до Земли. Затмения больше всего отставали, когда Юпитер и Земля находились дальше всего друг от друга, и были по графику, поскольку они были ближе.

По данным НАСА, «это дало Ремеру убедительное доказательство того, что свет распространяется в космосе с определенной скоростью».

Он пришел к выводу, что свету требуется от 10 до 11 минут, чтобы пройти от Солнца до Земли, что является завышенной оценкой, поскольку на самом деле это занимает восемь минут и 19 секунд. Но, наконец, ученым пришлось работать с числом — его расчет показал скорость 125 000 миль в секунду (200 000 км / с).

В 1728 году английский физик Джеймс Брэдли основывал свои вычисления на изменении видимого положения звезд из-за того, что Земля совершает обход вокруг Солнца.Он оценил скорость света в 185 000 миль в секунду (301 000 км / с) с точностью до 1 процента.

Две попытки в середине 1800-х вернули проблему на Землю. Французский физик Ипполит Физо направил луч света на быстро вращающееся зубчатое колесо с зеркалом, установленным на расстоянии 5 миль, чтобы отразить его обратно к источнику. Варьируя скорость колеса, Физо мог рассчитать, сколько времени потребовалось свету, чтобы выйти из отверстия, к соседнему зеркалу и обратно через зазор.Другой французский физик Леон Фуко использовал вращающееся зеркало, а не колесо. Каждый из двух независимых методов соответствовал скорости света, измеренной сегодня, примерно на 1000 миль в секунду.

Прусский Альберт Михельсон, выросший в Соединенных Штатах, попытался воспроизвести метод Фуко в 1879 году, но использовал большее расстояние, а также исключительно высококачественные зеркала и линзы. Его результат 186 355 миль в секунду (299 910 км / с) был принят как самое точное измерение скорости света за 40 лет, когда Майкельсон повторно измерил его.

Интересное примечание к эксперименту Майкельсона заключалось в том, что он пытался обнаружить среду, через которую проходит свет, называемую светоносным эфиром. Вместо этого его эксперимент показал, что эфира не существует.

«Эксперимент — и работа Майкельсона — были настолько революционными, что он стал единственным человеком в истории, получившим Нобелевскую премию за очень точное невыявление чего-либо», — написал астрофизик Итан Сигал в научном блоге Forbes. Начинается с ура.«Сам эксперимент, возможно, закончился полным провалом, но то, что мы извлекли из него, было большим благом для человечества и нашего понимания Вселенной, чем любой успех!»

Эйнштейн и специальная теория относительности

В 1905 году Альберт Эйнштейн написал свою первую статью по специальной теории относительности. В нем он установил, что свет движется с одинаковой скоростью независимо от того, как быстро движется наблюдатель. Даже при самых точных измерениях скорость света для наблюдателя, неподвижно стоящего на поверхности Земли, остается такой же, как и для человека, движущегося в сверхзвуковой струе над ее поверхностью.Точно так же, даже несмотря на то, что Земля вращается вокруг Солнца, которое само движется вокруг Млечного Пути, галактики, путешествующей в космосе, измеренная скорость света, исходящего от нашего Солнца, будет одинаковой, независимо от того, находится ли человек внутри или за пределами галактики. вычислите это. Эйнштейн подсчитал, что скорость света не зависит от времени и места.

Хотя скорость света часто называют пределом скорости Вселенной, на самом деле Вселенная расширяется еще быстрее. По словам астрофизика Пола Саттера, Вселенная расширяется примерно со скоростью 68 километров в секунду на мегапарсек, где мегапарсек равен 3.26 миллионов световых лет (подробнее об этом позже). Таким образом, галактика на расстоянии 1 мегапарсека, кажется, удаляется от Млечного Пути со скоростью 68 км / с, в то время как галактика на расстоянии двух мегапарсеков удаляется со скоростью 136 км / с и так далее.

«В какой-то момент на каком-то непристойном расстоянии скорость переваливает за чашу весов и превышает скорость света, все из-за естественного, регулярного расширения пространства», — писал Саттер.

Далее он объяснил, что, в то время как специальная теория относительности обеспечивает абсолютный предел скорости, общая теория относительности допускает более широкие расстояния.

«Галактика на дальнем краю Вселенной? Это область общей теории относительности, а общая теория относительности говорит: кого это волнует! Эта галактика может иметь любую скорость, какую только пожелает, пока она находится далеко от нее, а не рядом. к твоему лицу », — написал он.

«Специальная теория относительности не заботится о скорости — сверхсветовой или иной — далекой галактики. И вам тоже».

Что такое световой год?

Расстояние, которое свет проходит за год, называется световым годом.Световой год — это мера времени и расстояния. Это не так сложно понять, как кажется. Подумайте об этом так: свет проходит от Луны к нашим глазам примерно за 1 секунду, что означает, что Луна находится на расстоянии примерно 1 световой секунды. Солнечному свету требуется около 8 минут, чтобы достичь наших глаз, поэтому солнце находится на расстоянии около 8 световых минут. Свету ближайшей звездной системы, Альфы Центавра, требуется примерно 4,3 года, чтобы добраться сюда, поэтому считается, что эта звездная система находится на расстоянии 4,3 световых года от нас.

«Чтобы получить представление о размере светового года, возьмите окружность Земли (24 900 миль), расположите ее по прямой линии, умножьте длину линии на 7.5 (соответствующее расстояние — одна световая секунда), затем разместите 31,6 миллиона аналогичных линий встык, — пишет исследовательский центр NASA Glenn Research на своем веб-сайте. — В результате расстояние составляет почти 6 триллионов (6 000 000 000 000) миль! »

Звезд и другие объекты за пределами нашей Солнечной системы находятся на расстоянии от нескольких световых лет до нескольких миллиардов световых лет от нас. Таким образом, когда астрономы изучают объекты, которые находятся на расстоянии светового года или более, они видят его существующим в то время оставили его, не таким, как если бы они стояли сегодня у его поверхности.В этом смысле все, что мы видим в далекой вселенной, буквально является историей.

Этот принцип позволяет астрономам увидеть, как выглядела Вселенная после Большого взрыва, который произошел около 13,8 миллиарда лет назад. Изучая объекты, которые находятся, скажем, на расстоянии 10 миллиардов световых лет от нас, мы видим их такими, какими они выглядели 10 миллиардов лет назад, относительно вскоре после возникновения Вселенной, а не такими, какими они выглядят сегодня.

Действительно ли скорость света постоянна?

Свет распространяется волнами и, как и звук, может замедляться в зависимости от того, через что он проходит.Ничто не может превзойти свет в вакууме. Однако, если область содержит какое-либо вещество, даже пыль, свет может искривляться при контакте с частицами, что приводит к снижению скорости.

Свет, проходящий через атмосферу Земли, движется почти так же быстро, как свет в вакууме, в то время как свет, проходящий через алмаз, замедляется менее чем вдвое. Тем не менее, он едет через жемчужину со скоростью более 277 миллионов миль в час (почти 124000 км / с) — скорость, над которой нельзя смеяться.

Можем ли мы путешествовать быстрее света?

Научная фантастика любит рассуждать об этом, потому что «скорость деформации», как широко известно, путешествие быстрее скорости света, позволит нам путешествовать между звездами во временных рамках, которые иначе были бы невозможны.И хотя это не было доказано, практичность путешествия со скоростью, превышающей скорость света, делает эту идею довольно надуманной.

Согласно общей теории относительности Эйнштейна, когда объект движется быстрее, его масса увеличивается, а длина сокращается. Со скоростью света такой объект имеет бесконечную массу, а его длина равна 0 — это невозможно. Таким образом, согласно теории, ни один объект не может достичь скорости света.

Это не мешает теоретикам предлагать творческие и конкурирующие теории.Некоторые говорят, что идея варп-скорости вполне возможна, и, возможно, в будущих поколениях люди будут прыгать между звездами так же, как мы путешествуем между городами в наши дни. Одно из предложений могло бы включать космический корабль, который мог бы складывать вокруг себя пространственно-временной пузырь, чтобы превысить скорость света. В теории звучит здорово.

«Если бы капитан Кирк был вынужден двигаться со скоростью наших самых быстрых ракет, ему потребовалось бы сто тысяч лет, чтобы добраться до следующей звездной системы», — сказал Сет Шостак, астроном из «Поиска внеземного разума» (SETI). ) Институт в Маунтин-Вью, Калифорния.в интервью 2010 года сайту LiveScience, дочернему сайту Space.com. «Итак, научная фантастика давно постулировала способ преодолеть скорость светового барьера, чтобы история могла развиваться немного быстрее».

Дополнительные ресурсы

Подписывайтесь на Нолу Тейлор Редд на @NolaTRedd, Facebook или Google+.