这个计算器能做什么
本计算器用于求出你在两段独立行程(或一次旅程的两个路段)上的真实平均速度。关键在于:平均速度并不是两个速度的算术平均,而是总路程除以总时间。如果只是把两段的速度简单取平均,除非两段所花的时间恰好相等,否则得到的结果都是错的。
如何使用
分别输入两段行程的距离和时间。距离可使用任意单位(英里、公里、米),只要前后一致即可;时间统一以「小时」为单位输入。计算结果会以「该距离单位/小时」表示。计算器还会显示合计的总路程和总时间,方便你核对输入是否正确。
公式详解
计算公式为:
$$\text{平均速度} = \frac{d_1 + d_2}{t_1 + t_2}$$
其中 \(d_1\)、\(d_2\) 是两段距离,\(t_1\)、\(t_2\) 是两段时间。把距离相加得到总行程,把时间相加得到总耗时,再相除即可。这种算法会按每段实际花费的时间进行加权,正因如此,它与两个速度的简单平均不同。
实例演算
假设你先用 1 小时行驶 60 英里,再用 2 小时行驶 120 英里。总路程 \(= 60 + 120 = 180\) 英里;总时间 \(= 1 + 2 = 3\) 小时;平均速度 \(= 180 / 3 =\) 60 英里/小时。这里碰巧等于 60 与 60 的平均纯属偶然。再试一组:先以 90 英里/小时跑 1 小时,再以 30 英里/小时跑 1 小时,总计 2 小时行驶 120 英里 \(= 60\) 英里/小时——这次能与简单平均吻合,只是因为两段时间相等。
情景比较
一个常见的错误是直接对两段速度求平均。真正的平均速度总是总距离÷总时间,它按花费的时间权衡每段——而不是按距离。下表显示三个现实的两段行程情况。每段速度计算为距离÷时间,"简单平均值"是 \((s_1 + s_2)/2\),"真实平均值"是 \((d_1+d_2)/(t_1+t_2)\)。
| 情景 | 行程1 (d1 / t1) | 行程2 (d2 / t2) | 段速度 | 速度的简单平均值 | 真实平均值(总和/总数) |
|---|---|---|---|---|---|
| 时间相等 | 30 mi / 1 h | 60 mi / 1 h | 30 & 60 mph | 45.0 mph | 45.0 mph |
| 较长的慢段 | 120 mi / 3 h | 60 mi / 1 h | 40 & 60 mph | 50.0 mph | 45.0 mph |
| 较长的快段 | 30 mi / 1 h | 180 mi / 3 h | 30 & 60 mph | 45.0 mph | 52.5 mph |
注意,两个速度的简单平均值等于真实平均值仅当两个时间相等时(第一行)。只要一段花费更长时间,真实平均值就会向那段的速度移动——这就是为什么总距离/总时间是正确的方法。
速度单位转换表
计算出平均速度后,您可能希望以不同的单位表示。精确的关系是:1 mph = 1.609344 km/h = 0.44704 m/s,1 km/h = 0.277778 m/s,和 1 knot = 1 nautical mile per hour = 1.852 km/h 精确。
| 从1个单位 | = mph | = km/h | = m/s | = knots |
|---|---|---|---|---|
| 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 knot | 1.15078 | 1.852 | 0.51444 | 1 |
计算出的等价值:
- 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节的速度 = \(20 \times 1.15078 = 23.02\) mph = \(20 \times 1.852 = 37.04\) km/h。
常见问题
为什么平均速度不等于两个速度的平均? 因为时间起决定作用。持续时间更长的慢速路段,对整体速度的拉低作用,要大于时间短暂的快速路段。只有当两段所用时间相同时,简单平均才会恰好相等。
可以用公里吗? 可以——任何距离单位都行,只要两段行程使用同一单位即可,结果就会以「该单位/小时」表示。
如果某段行程时间为零怎么办? 行程时间为零在现实中没有意义;当总时间为零时,计算器会返回 0,以避免除以零。