相対速度は使いたくない? 考え方教えます

気に入ったら Let's Share!

 




 

今回も物理を勉強する上で最低限必要な知識を学びます。

具体的には 相対速度 です。

 

相対速度は意味がわからなくても問題を解けないことはないのですが、

これを知っていることで問題が簡単になることがあります。

ただ考え方がごっちゃになって、「相対速度は使わないっ!」と諦める人もいるようなので、力になれれば幸いです。

 

 

相対速度

動いている物体から他の物体を見ると、他の物体の速度が違って見えます。例えば下のような車窓を思い浮かべて見ます。列車は右側に進んでいると仮定しましょう。さてこの後、外の川はどう見えるでしょう?

車窓

そうですね。川は左側へと動いていき、窓からは見えなくなります。実際には、川は動いていませんよね? でも動いて見えるのです。ということは、もちろん速度があるはずです。この速度が相対速度です。相対速度で重要なところは、自分(観測者)は止まっていると決めつけた時、他の物体はどう見えるか?ということです。

 

今回の場合は、

「自分(または、列車)は立っているだけで動いていない」

と決めつけて外を見るから、川が動いて見えるわけです。

 

けど、外の街から列車を見ている人は

「いやいや動いているのはお前だよ(笑)」

と思っているわけです。

 

この二つ視点を大事にしてください。どちらが良いとか悪いとかではありません。どちらの考え方も便利です。基本的にどんな問題でも、どっちの見方を使っても解けます。ただ、問題を解く際にこの二つの視点が混ざっちゃう人がいます。問題を解く時は、どちらの視点でやるか決めてから始めましょう…混ざらないように!!

 




 

 

直線上の相対速度

まずは一番簡単な直線上での相対速度を扱います。最初なので4つの種類に分けて説明します。下の図を見てください。

同方向相対速度

  • [視点1:車Aから見る] 車Aにとって車Bは、先を進んでいる車です。ただ自分よりも10km/h遅いのです。ここで車Aから車Bを眺めます。すると、車Bが 10km/h で前から自分にせまってくるように見えると思います。なので「車Aにとっての車Bの相対速度」「左向き10km/h」なのです。
  • [視点2:車Bから見る] 車Bにとって車Aは、後ろを走っている車です。ただ自分よりも10km/h早いのです。ここで車Bから車Aを眺めます。すると、車Aが 10km/h 後ろから追いかけて来るように見えると思います。なので「車Bにとっての車Aの相対速度」「右向き10km/h」なのです。

 

逆向き相対速度

  • [視点1:車Aから見る] 車Aにとって車Bは、逆向きに進む車です。しかも自分が 110km/h で離れているのにもかかわらず、車Bも 100km/h で離れていくのです。ここで車Aから車Bを眺めます。すると、車Bが 210km/h(110+100) で自分から離れていくように見えると思います。なので「車Aにとっての車Bの相対速度」「右向き210km/h」なのです。
  • [視点2:車Bから見る] 車Bにとっても車Aは、逆向きに進む車です。しかも自分が 100km/h で離れているのにもかかわらず、車Aも 110km/h で離れていくのです。ここで車Bから車Aを眺めます。すると、車Aが 210km/h(100+110) で自分から離れていくように見えると思います。なので「車Bにとっての車Aの相対速度」「左向き210km/h」なのです。

 

ここまでついてこれたでしょうか? 相対速度で重要なのは「片方の物体からは、そう見えているだけ」ということです。現実と混同してはいけません。私はこのぐらいの計算は公式として覚えるのではなく、「現実ではどうなるか?」を考えてほしいと思います。とはいえ一応公式を…

$$\vec{V_{AB}} = \vec{v_B} – \vec{v_A}(ただし物体Aが観測者、物体Bが相手とする)$$

次回は平面上の相対速度を扱いますので、もっと難しくなります。

 

 

気に入ったら Let's Share!