速度計算器
計算平均速度,或等加速度運動的末速度。
計算速度
選擇運動學計算模式,並以國際單位制輸入數值。
關於速度計算
速度描述物體位置改變的快慢與方向。與速率不同,速度帶有正負號或方向。本計算器處理兩種常見的運動學問題:由位移與經過時間求平均速度,以及由初速度、固定加速度與經過時間求末速度。兩種模式都使用國際單位制,輸出單位為公尺每秒。
平均速度等於位移除以時間間隔,即平均速度 = 位移 / 時間。位移是末位置與初位置之間具有方向的差值,不一定等於行經路徑的總長度。跑者繞行一圈回到起點,位移為零,所以平均速度也為零,即使平均速率為正。位移的正負值可以表示所選座標軸上的相反方向。時間必須大於零,因為除以零時長的時間間隔沒有定義。
固定加速度下的末速度公式是 v = u + at,其中 u 是初速度、a 是固定加速度、t 是經過的時間。加速度與初速度必須遵循相同的正負方向約定。例如,若向前為正,煞車就以負加速度表示。末速度為負表示物體朝所選正軸的反方向運動。此公式假設整段時間內加速度保持不變。加速度若隨時間改變,便需要積分或數值運動模型。
計算前請統一單位。以公尺表示的位移除以秒,會得到公尺每秒。在末速度模式中,以公尺每平方秒表示的加速度乘以秒,也會得到公尺每秒,因此可與初速度相加。若資料使用公里、小時、英里或分鐘,請先將所有物理量換算為一致的單位系統。單位一致可避免產生看似合理的錯誤答案。
速度公式廣泛用於力學、運輸分析、實驗測量、運動科學與工程估算。本計算器提供數學結果,但未納入測量不確定性、變動加速度、曲線路徑、空氣阻力或相對論效應。請依輸入觀測值的精度保留合理的有效位數。對於基礎題目與等加速度情境,這兩個方程式能提供快速且清楚的計算。
速度範例
平均速度以位移計算,末速度則以加速度固定為前提。
| 輸入 | 速度 | 計算說明 |
|---|---|---|
| 位移 150 m,時間 12 s | 12.5 m/s | 平均速度。 |
| 初速度 10 m/s,加速度 3 m/s²,時間 5 s | 25 m/s | 末速度。 |
| 初速度 20 m/s,加速度 -2 m/s²,時間 6 s | 8 m/s | 固定煞車減速度。 |
如何使用速度計算器
- 依已知量選擇「平均速度」或「末速度」。
- 輸入位移與時間,或輸入初速度、加速度及時間。
- 確認每個數值都使用顯示的國際單位制單位,且方向約定一致。
- 選取「計算速度」,並依正負號解讀結果。
常見問題
速率與速度有什麼不同?
速率是描述運動快慢的非負純量。速度包含方向,因此可依座標系統取正值、負值或零。
位移與路程相同嗎?
不同。位移衡量起點與終點之間具有方向的位置變化;路程衡量整條行經路徑的長度,不能為負。
加速度可以是負數嗎?
可以。負加速度指向所選正方向的反向,可能讓向前運動的物體減速,也可能讓向後運動的物體加速。
末速度公式何時適用?
在輸入的時間內加速度保持固定時,公式 v = u + at 才適用。變加速度需要其他模型或積分。
為什麼平均速度的時間必須大於零?
平均速度是位移除以經過時間。除以零沒有定義,也無法描述可測量的時間間隔。