這個計算器的用途
本計算器可算出您在兩段獨立行程(或一趟旅程中的兩個路段)的真實平均速度。關鍵觀念在於:平均速度並不是把兩段速度相加再除以二,而是用總行駛距離除以總行駛時間。除非兩段所花的時間剛好相同,否則單純把兩段速度平均,得到的答案一定是錯的。
使用方式
分別輸入兩段行程的距離與時間。距離單位可任選(英里、公里、公尺),只要兩段使用相同單位即可;時間請以「小時」為單位輸入。計算結果會以「該距離單位/小時」呈現。計算器同時會顯示合計的總距離與總時間,方便您核對輸入是否正確。
公式說明
計算式如下:
$$\text{平均速度} = \frac{d_1 + d_2}{t_1 + t_2}$$
其中 \(d_1\) 與 \(d_2\) 為兩段距離,\(t_1\) 與 \(t_2\) 為兩段時間。把距離相加得到總行駛里程,把時間相加得到總時間,再相除即可。這種算法會依各段實際花費的時間加權,這正是它和「兩段速度直接平均」結果不同的原因。
實例演算
假設您先以 1 小時行駛 60 英里,接著以 2 小時行駛 120 英里。總距離 = \(60 + 120 = 180\) 英里;總時間 = \(1 + 2 = 3\) 小時;平均速度 = \(180 / 3 = \) 每小時 60 英里。這裡剛好等於兩段速度的平均純屬巧合。換個例子試試:第一段以每小時 90 英里行駛 1 小時,第二段以每小時 30 英里行駛 1 小時,合計 2 小時行駛 120 英里 = 每小時 60 英里——之所以與簡單平均相符,只是因為兩段時間相等。
情景比較
一個常見的錯誤是直接對兩段速度取平均。真正的平均速度始終是總距離 ÷ 總時間,它會按花費的時間對每段進行加權——而不是按距離。下表顯示三個現實的往返情景。每段速度計算為距離 ÷ 時間,"簡單平均值"是 \((s_1 + s_2)/2\),"真實平均值"是 \((d_1+d_2)/(t_1+t_2)\)。
| 情景 | 第一段(d1 / t1) | 第二段(d2 / t2) | 各段速度 | 速度簡單平均值 | 真實平均值(總和/總和) |
|---|---|---|---|---|---|
| 時間相等 | 30 mi / 1 h | 60 mi / 1 h | 30 & 60 mph | 45.0 mph | 45.0 mph |
| 較長的慢速段 | 120 mi / 3 h | 60 mi / 1 h | 40 & 60 mph | 50.0 mph | 45.0 mph |
| 較長的快速段 | 30 mi / 1 h | 180 mi / 3 h | 30 & 60 mph | 45.0 mph | 52.5 mph |
請注意,兩個速度的簡單平均值等於真實平均值僅當兩段時間相等時(第一行)。每當一段花費的時間更長時,真實平均值會偏向該段的速度——這就是為什麼總距離/總時間是正確的方法。
速度單位換算表
一旦你有了平均速度,你可能想要用不同的單位表示。確切的換算關係是:1 mph = 1.609344 km/h = 0.44704 m/s、1 km/h = 0.277778 m/s,以及 1 節 = 1 海里/小時 = 1.852 km/h(精確值)。
| 從 1 個單位 | = mph | = km/h | = m/s | = 節 |
|---|---|---|---|---|
| 1 mph | 1 | 1.60934 | 0.44704 | 0.86898 |
| 1 km/h | 0.62137 | 1 | 0.27778 | 0.53996 |
| 1 m/s | 2.23694 | 3.6 | 1 | 1.94384 |
| 1 節 | 1.15078 | 1.852 | 0.51444 | 1 |
計算示例:
- 45 mph 的平均速度 = \(45 \times 1.60934 = 72.42\) km/h = \(45 \times 0.44704 = 20.12\) m/s。
- 100 km/h 的巡航速度 = \(100 \times 0.62137 = 62.14\) mph = \(100 \times 0.27778 = 27.78\) m/s。
- 10 m/s 的速度 = \(10 \times 3.6 = 36\) km/h = \(10 \times 2.23694 = 22.37\) mph。
- 20 節的速度 = \(20 \times 1.15078 = 23.02\) mph = \(20 \times 1.852 = 37.04\) km/h。
常見問題
為什麼平均速度不能直接把兩段速度平均?因為時間會影響結果。一段較慢且持續較久的路段,會把整體速度往下拉得更多,遠勝於一段又快又短的路段。只有當兩段所花時間完全相同時,簡單平均才會剛好等於真實平均速度。
可以用公里嗎?可以。任何距離單位都行,只要兩段行程使用相同單位即可,答案就會以該單位/小時表示。
如果某段行程時間為零怎麼辦?行程時間為零在物理上沒有意義;若總時間為零,計算器會回傳 0,以避免除以零的錯誤。