Metr za sekundu
Obsah boxu
Šablona:Infobox Fyzikální jednotka
Metr za sekundu je odvozená jednotka soustavy SI určená pro měření rychlosti. Její značka je m/s nebo m·s⁻¹. Vyjadřuje, jakou vzdálenost v metrech urazí těleso za jednu sekundu. Jedná se o základní jednotku pro měření jak skalární veličiny (rychlost), tak i vektorové veličiny (vektorová rychlost).
📏 Definice
Jeden metr za sekundu je definován jako rychlost tělesa, které se pohybuje rovnoměrným přímočarým pohybem a za čas jedné sekundy urazí dráhu jednoho metru.
Jelikož se jedná o odvozenou jednotku SI, její definice je přímo závislá na definicích základních jednotek, ze kterých je složena:
- Metr: Od roku 1983 je definován jako vzdálenost, kterou urazí světlo ve vakuu za časový interval 1/299 792 458 sekundy.
- Sekunda: Od roku 1967 je definována na základě frekvence záření, které odpovídá přechodu mezi dvěma hladinami velmi jemné struktury základního stavu atomu cesia ¹³³Cs.
Metr za sekundu je tedy jednotka, která je pevně svázána s fundamentálními fyzikálními konstantami, což zaručuje její vysokou přesnost a stabilitu.
📜 Historie
Historie jednotky metr za sekundu je neoddělitelně spjata s vývojem metrické soustavy a později soustavy SI.
🏛️ Vznik metrické soustavy
Metrická soustava byla zavedena ve Francii během Velké francouzské revoluce na konci 18. století s cílem sjednotit a racionalizovat tehdejší chaotický systém měr a vah. Základními jednotkami se staly metr (původně definovaný jako desetimiliontina zemského kvadrantu) a kilogram. Sekunda byla převzata z tradičního dělení dne. Kombinací metru a sekundy přirozeně vznikla jednotka pro rychlost.
⚙️ Standardizace v soustavě SI
V polovině 20. století byla metrická soustava rozšířena a formalizována do podoby Mezinárodní soustavy jednotek (SI), která byla oficiálně přijata v roce 1960 na 11. Generální konferenci pro míry a váhy (CGPM). Metr za sekundu byl potvrzen jako základní odvozená jednotka pro rychlost. Postupné zpřesňování definic metru a sekundy, které je odklonilo od fyzických prototypů k neměnným přírodním konstantám, dále posílilo přesnost a univerzálnost této jednotky. Dnes je spravována Mezinárodním úřadem pro míry a váhy (BIPM).
🔄 Převody na jiné jednotky
V praxi, zejména v dopravě a meteorologii, se často používají i jiné jednotky rychlosti. Zde jsou nejdůležitější převodní vztahy:
- Kilometr za hodinu (km/h): Toto je nejběžnější jednotka v silniční dopravě.
- 1 m/s = 3,6 km/h**
- 1 km/h ≈ 0,2778 m/s**
(Převod: 1 m/s = (1/1000 km) / (1/3600 h) = 3600/1000 km/h = 3,6 km/h)
- Míle za hodinu (mph): Používá se především ve Spojených státech, Spojeném království a několika dalších zemích.
- 1 m/s ≈ 2,2369 mph**
- 1 mph ≈ 0,4470 m/s**
- Uzel (kn): Jednotka používaná v námořní a letecké dopravě. Je definována jako jedna námořní míle za hodinu.
- 1 m/s ≈ 1,9438 kn**
- 1 kn = 0,5144 m/s**
- Stopa za sekundu (ft/s): Používá se v některých technických oborech v zemích s imperiálním systémem.
- 1 m/s ≈ 3,2808 ft/s**
- 1 ft/s ≈ 0,3048 m/s**
- Machovo číslo (M): Vyjadřuje poměr rychlosti objektu k rychlosti zvuku v daném prostředí. Nejde o jednotku v pravém smyslu, protože rychlost zvuku se mění s teplotou a hustotou prostředí. U hladiny moře při 20 °C je rychlost zvuku přibližně 343 m/s.
- Mach 1 ≈ 343 m/s** (za standardních podmínek)
- Rychlost světla (c): Fundamentální konstanta.
- 1 m/s ≈ 3,3356 × 10⁻⁹ c**
💨 Příklady rychlostí
Pro lepší představu o velikosti jednotky m/s slouží následující tabulka:
| Objekt / Jev | Rychlost (přibližně v m/s) | Rychlost (přibližně v km/h) |
|---|---|---|
| Hlemýžď zahradní | 0,013 m/s | 0,047 km/h |
| Běžná lidská chůze | 1,4 m/s | 5 km/h |
| Světový rekord v běhu na 100 m (Usain Bolt) | 10,44 m/s (průměr) | 37,58 km/h |
| Jízda na kole (rekreační) | 5–8 m/s | 18–29 km/h |
| Automobil ve městě | 13,9 m/s | 50 km/h |
| Gepard (nejrychlejší suchozemské zvíře) | 30 m/s | 108 km/h |
| Sokol stěhovavý (při střemhlavém letu) | 90 m/s | 324 km/h |
| Komerční dopravní letadlo | 250 m/s | 900 km/h |
| Rychlost zvuku ve vzduchu (20 °C) | 343 m/s | 1235 km/h |
| Mezinárodní vesmírná stanice na orbitě | 7 660 m/s | 27 576 km/h |
| Úniková rychlost ze Země | 11 200 m/s | 40 320 km/h |
| Rychlost Země na oběžné dráze kolem Slunce | 29 800 m/s | 107 280 km/h |
| Rychlost světla ve vakuu | 299 792 458 m/s | 1 079 252 848,8 km/h |
🧑🏫 Pro laiky
Představte si, že stojíte na startovní čáře. Když se rozejdete a za jednu jedinou sekundu (což je doba, za kterou řeknete "jednadvacet") ujdete vzdálenost jednoho metru (což je asi jeden velký krok dospělého člověka), tak se právě pohybujete rychlostí jeden metr za sekundu.
Zatímco na tachometru v autě vidíte rychlost v kilometrech za hodinu, což je dobré pro dlouhé vzdálenosti, metr za sekundu je základní "stavební kámen" pro měření rychlosti ve vědě a fyzice. Je to jako když počítáte peníze – koruna je základní jednotka, i když v obchodě platíte tisíci. Pro vědce je metr za sekundu přesnější a jednodušší pro různé výpočty, například při studiu pohybu planet, rychlosti chemických reakcí nebo proudění vzduchu. Rychlost 36 km/h je totéž jako 10 m/s.