Jednostki prędkości
W Polsce na drogach używamy km/h, w fizyce - m/s, w lotnictwie i marynarce węzłów, w USA - mph. Każda jednostka ma swoje historyczne uzasadnienie i ekosystem zastosowań.
Najczęstsze konwersje
- km/h → m/s: dziel przez 3,6
- m/s → km/h: pomnóż przez 3,6
- km/h → mph: pomnóż przez 0,621 (lub dziel przez 1,609)
- mph → km/h: pomnóż przez 1,609
- węzły → km/h: pomnóż przez 1,852
- km/h → węzły: dziel przez 1,852
Skąd 3,6 między km/h a m/s?
1 km = 1000 m, 1 godzina = 3600 sekund. Więc 1 km/h = 1000/3600 = 1/3,6 m/s. Auto jadące 100 km/h porusza się 27,8 m/s. Sprinter biegnący 10 m/s ma prędkość 36 km/h. Tę regułę warto pamiętać - przyda się w fizyce.
Mile na godzinę (mph) w USA
Standardowe ograniczenia w USA:
- 25 mph = 40 km/h - obszar zabudowany
- 35 mph = 56 km/h - większe miasta
- 55 mph = 89 km/h - drogi ekspresowe
- 65 mph = 105 km/h - autostrady (większość stanów)
- 70-80 mph = 113-129 km/h - Texas, Oklahoma, Utah
- 0-60 mph = 0-97 km/h - amerykański standard testów aut zamiast 0-100 km/h
Węzły - prędkość morska i lotnicza
1 węzeł = 1 mila morska na godzinę = 1,852 km/h. Mila morska to 1' łuku południka - dlatego nawigacja z mapą jest prosta. Jacht turystyczny pływa 5-8 węzłów (9-15 km/h), kontenerowiec 20-25 węzłów (37-46 km/h), Boeing 737 leci 450 węzłów (833 km/h).
Mach - prędkość dźwięku
Mach 1 to prędkość dźwięku w powietrzu - ~343 m/s (1235 km/h) w temperaturze 20°C na poziomie morza. Im wyżej i zimniej, tym mniej. Samoloty cywilne lecą Mach 0,8-0,85 (poniżej dźwięku, bo łatwiej i taniej). Naddźwiękowe samoloty:
- Concorde - Mach 2,04 (2180 km/h, lata 1969-2003)
- SR-71 Blackbird - Mach 3,3 (3500 km/h, najszybszy załogowy)
- X-15 - Mach 6,7 (7274 km/h, eksperymentalny)
- Pociski balistyczne - Mach 20+ (24 000 km/h)
Prędkość światła
c = 299 792 458 m/s w próżni. To granica wszystkich prędkości w fizyce klasycznej. Ziemia obraca się wokół Słońca z prędkością 30 km/s. Słońce w Galaktyce - 220 km/s. Galaktyka Drogi Mlecznej w Lokalnej Grupie - 600 km/s. Wszystko niewiele wobec prędkości światła.
Najszybszy człowiek
Usain Bolt - rekord świata 100 m: 9,58 s. Średnia prędkość: 10,44 m/s = 37,58 km/h. W szczytowej fazie (60-80 m) osiągnął 12,42 m/s = 44,7 km/h. Dla porównania koń galopem: 70 km/h, gepard: 110 km/h.
Najszybsze pojazdy
- Hyperloop (test) - 387 km/h (cel: 1000+ km/h)
- Maglev (Japonia) - 603 km/h (rekord 2015)
- TGV - 575 km/h (rekord 2007)
- Bugatti Chiron Super Sport - 490 km/h
- Thrust SSC (samochód rakietowy) - 1228 km/h (Mach 1,016, 1997)
- Falcon 9 (rakieta) - 27 000 km/h (orbita)
- Voyager 1 (sonda) - 61 500 km/h (najdalej od Ziemi)
Prędkość ucieczki z Ziemi
Aby opuścić grawitację Ziemi i polecieć w przestrzeń kosmiczną, pojazd musi osiągnąć 11,2 km/s = 40 320 km/h. Prędkość orbitalna (utrzymanie orbity) to 7,9 km/s = 28 440 km/h. Stąd potężne rakiety - im wyżej trzeba dojść, tym więcej paliwa.
Konwersje warto pamiętać
- 100 km/h = 27,8 m/s = 62 mph = 54 węzły
- 50 km/h (miasto) = 31 mph = 13,9 m/s
- 1 m/s = 3,6 km/h = 2,24 mph
- 1 mph = 1,609 km/h = 0,447 m/s
- 1 węzeł = 1,852 km/h = 0,514 m/s
Limity prędkości w Europie
- Polska - 50 (miasto) / 90 (poza) / 100 (ekspresowa) / 140 (autostrada)
- Niemcy - bez limitu na większości autostrad (zalecane 130 km/h)
- Francja - 50/80/110/130
- Szwajcaria - 50/80/100/120
- Wielka Brytania - 30 mph (48 km/h) / 60 mph / 70 mph (113 km/h)