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速度与速率 Velocity vs Speed

速率只管快慢,速度还管方向

伽利略(1638 年在《两门新科学》里研究抛体,把运动沿水平和竖直方向拆开,奠定分量思维) · 牛顿(1687 年在《自然哲学的数学原理》中把运动量定义为质量乘速度,方向是定义的一部分) · 吉姆·洛弗尔(阿波罗 13 号指令长,1970 年靠手动校准方向把飞船开回家)

场景钩子 · 速度够快的飞船,差点永远错过地球

1970 年 4 月,阿波罗 13 号飞到离地球约 33 万公里处,氧气罐爆炸,登月任务变成逃命。三名宇航员挤进登月舱当救生艇,飞船速度并不慢,要命的是方向:按爆炸后的轨道飞下去,会直接错过地球。主发动机可能受损,地面指挥中心决定改用登月舱的下降发动机点火。指令长洛弗尔盯着地球的明暗分界线,手动保持飞船姿态,第一次点火把轨道掰回绕月自由返回的路径,两天后约 4 分半的第二次点火,把落点从印度洋挪到太平洋,还把航程缩短了约 10 个小时。再入大气层时速度接近每秒 11 公里,允许的角度窗口只有两度左右,偏浅会弹回太空,偏深会烧毁。4 月 17 日,飞船落在距救援船几公里的海面上。救回三个人的不是更快的速度,而是把方向校准到几公里之内。

原理图

速率是标量,速度是矢量。方向偏 1 度,在约 38 万公里的地月距离上落点就差约 6600 公里,这就是分量不能省略的原因。

数据证据 · 同样 20 米每秒的初速,发射角决定射程 可靠二手

速率不变,方向从 10 度调到 45 度,射程翻到近三倍。方向是速度里不可省略的分量。
来源:理想抛体公式 R = v² sin(2θ) / g,g 取 9.8,初速取 20 米每秒,可自行验算;抛物线解最早出自伽利略《两门新科学》(1638)

交互演示 · 方向偏差吃掉多少速率

偏差 60 度时,一半的速率都白费了。先校方向,再谈提速。

怎么用

  1. 把目标写成一句可判定的终点例如年底前上线三个功能,而不是保持忙碌。没有终点,就谈不上方向。
  2. 给当前工作量一个速率统计单位时间完成的事项数,这是速度的大小,大多数人只盯这一半。
  3. 量方向:本周做的事把终点拉近了多少直接拉近的算有效分量,只是相关的算偏航,无关的就是横向白走。
  4. 偏差大时先修方向,再加大投入偏差超过 30 度,提速的收益大半被吃掉,先改任务清单再谈加班。
  5. 定期复查,防止缓慢漂移每两周估一次方向夹角,小偏差早修代价最低,拖久了要花大力气掰回来。

失效边界

情境模型的说法现实
方向本身未知,比如早期探索先校准方向再加速探索期只能多方向试错,高速率扫过更多分支反而是对的,此时该拼速率。
把方向隐喻当精确计算算出夹角就能预测结果现实目标多维且常变,夹角只能当粗略体检,不能当导航仪表。
拿方向当拖延的借口方向没想清楚就别出发很多方向只有走了才知道,长期原地校准本身就是最大的偏航。
终点本身不值得去方向对了就该坚持提速校准的前提是终点有意义。终点错了,越精准越白费,先问该不该去,再问怎么去。

关联模型

出处