速さ
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| 速さ speed | |
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| 量記号 | v, u, w |
| 次元 | T−1 L |
| 種類 | スカラー |
| SI単位 | メートル毎秒 (m/s) |
| CGS単位 | センチメートル毎秒 (cm/s) |
| FPS単位 | フィート毎秒 (ft/s) |
| プランク単位 | 光速度 (c) |
| 古典力学 | ||||||||||
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| 歴史 | ||||||||||
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物理学の運動学における速さ(はやさ、英: speed)は、速度ベクトルの大きさを指す用語である。各時刻の位置が特定できるような何らかの'もの'[1]があって、その'もの'が時間とともに移動していく場合に、その(道のりとしての)移動距離が時間的に増していく変化のすばやさ(変化率)を表す量である。速度が一定の場合は、単位時間あたりの移動距離である。
速さと速度
物体の位置ベクトルを、時刻をで表すとき、物体の速度 に対する 速さ の定義は以下のとおりである。
速さは、移動の方向(含前後進の別)を考慮しない(問わない)正のスカラー量であり、その次元は、速度と同じく、[距離] ÷ [時間] となる。
以下、簡単化した例で説明するために、ある物体が一つの直線上を運動する場合を考え、この直線を軸にとることにする。 この場合、時刻がだけ増加する間に物体が移動した道のりは、その間の物体の座標の増加分 となる。 ここで、道のりが時間に対して一定の割合(変化率)で増していくときには、(1次元的な)速度は によって表される。
一般には、道のりの時間に対する変化率は一定ではない(落体, 加・減速する乗り物, 飛翔する昆虫などを思い描くとよい.)。その場合には、の 時刻に対する変化を表すグラフを考え、そのグラフの(各時刻における)勾配をもって速度の定義とする。これは、数学的には をで微分した量に他ならない。
このように、速度が一定でない場合に、ゼロでない時間間隔における比の量 を、の間の平均速度と称する。
ここにおいて、速度の絶対値を速さ 、平均速度の絶対値を平均の速さ とする。
以上の例で、速度(平均速度)は符号付きのスカラー量、速さ(平均の速さ)は正のスカラー量になっていることに注意されたい。
単位
速さの単位には次の様なものがある。
- メートル毎秒、(単位記号 m/s)、SI組立単位
- キロメートル毎時、(単位記号km/h)
- マイル毎時、(単位記号mph、mi/h)
- ノット、(単位記号kt、kn)
- マッハ数、(速さを音速で除した、または割った値)
- 真空中の光の速さ(一般的に記号cで表記)で表される自然単位系の1つ)
- c = 299 792 458 m/s(正確に)
重要な単位相互間の変換
- 1 m/s = 3.6 km/h
- 1 mph = 1.609 344 km/h
- 1 knot = 1.852 km/h = 約0.514 m/s
速さの比較
- 一般的なカタツムリの速さ= 0.001 m/s; 0.004 km/h; 0.002 mph (1 ミリメートル毎秒)。
- 一般的な人の歩行の速さ= 1.1 m/s; 4 km/h; 2.5 mph。
- オリンピックの短距離走の速さ(100メートル競走の日本記録)= 10 m/s; 36 km/h; 22 mph。
- フランスオートルートの制限された速さ= 36 m/s; 130 km/h; 80 mph。
- 台北101のエレベーターの速さ= 1010 m/min; 16.7 m/s; 60.6 km/h; 37.6 mph。
- ボーイング747-8型最大航行の速さ= 290 m/s; 1050 km/h; 650 mph; (マッハ0.85)。
- 海面の高さで温度20 °C (293 ケルビン)の乾燥した空気中の音速は343 m/s ≈ 1235 km/h ≈ 768 mph (= マッハ 1 と定義される)。
- 国際航空連盟によって決められた方法での公式最大飛行速さ= 980 m/s; 3,530 km/h; 2,194 mph。
- スペースシャトルが地球へ帰還時の大気圏再突入の速さ= 7,800 m/s; 28,000 km/h; 17,500 mph。
- 地球の平均公転周期の速さ= 29,783 m/s; 107,218 km/h; 66,623 mph。
- 真空中の光の速さ(一般的に記号cで表記)299,792,458 m/s(定義された正式値)。
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関連項目
参考文献
- リチャード・P・ファインマン、Robert B. Leighton, Matthew Sands, The Feynman Lectures on Physics(ファインマン物理学)、 Volume I, Section 8-2. Addison-Wesley, Reading, Massachusetts (1963). ISBN 0-201-02116-1.
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