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【相対速度がわからない人向け】イケメン物理博士が5分でわかりやすく相対速度を解説する。

生徒
生徒
相対速度ってなに…
授業で習ったけど、全然わからない…
普通の速度と何が違うの..??

という人向けに解説しています。

博士
博士
苦手な人が多い、相対速度。
だが、安心したまえ。
おれが解説する。
授業のながれ

①相対速度とは何か?

③実際に公式を求めてみる。

②自転車を漕いでいる時の雨をイメージしよう。

博士
博士
では、解説する。

速度と速さの違いを理解していない人は、
まず下のボタンから「速度と速さの違い」の記事を読みましょう。
博士がわかりやすく解説しています。
(5分で読めます。)

【速さと速度の違いがわからない?】イケメン物理博士が5分でわかりやすく解説する。

①相対速度とは何か?

博士
博士
相対って言葉の意味は知っているか?
生徒
生徒
わからないです…
普段の生活では
使わない言葉ですよね…
博士
博士
ああ。確かにそうだ。
この「相対」という言葉を
理解すれば、
相対速度の理解もスムーズになる。
博士
博士
シンプルに言えば、
「相手と比べた時」という意味だ。
生徒
生徒
「相手と比べた時」…??
博士
博士
そうだ。相対速度とは、
「相手と比べた時の速度」という意味になる。
自分以外の人間(物体)が
絡んでくる
ことを覚えておこう。
生徒
生徒
自分以外の相手が
関係してくるんですね…!!
博士
博士
ああ。
高校物理では、相対速度のことを
相手から見た自分の速度」と覚えよう。
博士
博士
簡単な例を考えてみる。
下の図を見てくれ。
博士
博士
田中くんが、10[m/s]で走っていて、
山田くんが、15[m/s]で走っているとする。
博士
博士
このとき、田中くんから見た山田くんの相対速度はいくらだ??
単なる山田くんの速度ではないことに注意だ。
生徒
生徒
えーっと…
走っている田中くんから見ると、
山田くんは、5[m/s]だけ速いから…

+5[m/s]になるのかな。

博士
博士
正解だ。
相対速度を求めるときは、
見る人(=観測者)の速度を
引いてやらないといけない
生徒
生徒
上の問題で言えば、
見る人(=観測者)は、
田中くんということですね!!
博士
博士
ああ。そうだ。
問題には、見る人(物体)は、
一つとは限らないので、
誰が観測者なのかは注意しよう。
博士
博士
では、実際に公式を紹介しよう。
とその前に、
ここまでの要点を簡単にまとめよう。
要点まとめ

相対とは、
「相手と比べた時」という意味。

相対速度を求めるときは、
見る人(=観測者)の速度を引く。
見る人(=観測者)が誰かに注意する。

②実際に相対速度の公式を求めてみる。

博士
博士
早速だが、公式を伝える。
生徒
生徒
早い…!
博士
博士
以下のような状況を設定したとき、
Aから見たBの相対速度\(\sf{\vec{v_{AB}}}\)は、
\(\sf{\vec{v_{AB}} = \vec{v_B} – \vec{v_A}}\)となる。
博士
博士
速度は、大きさと向きをもつ(ベクトル)なので、その点に注意しよう。
相対速度の公式

\(\sf{\vec{v_{AB}} = \vec{v_B} – \vec{v_A}}\)

相対速度 = 相手の速度 – 自分の速度

③相対速度の公式を忘れてしまった時は、自転車を漕いでいる時の雨をイメージしよう。

博士
博士
実は、日常で相対速度を
感じる場面がある。
生徒
生徒
え!?
日常にあるんですか?
博士
博士
ああ。
雨の中、自転車を漕いでいる場面だ。
生徒
生徒
そうなんですか!?
博士
博士
ああ。少し考えてみよう。
歩いている時は、
上から下に雨は降るよな?
生徒
生徒
当たり前ですよ!
雨は空から降ってきますからね!
博士
博士
では、自転車を漕いでいる時はどうだ?
上から下に降っているか?
生徒
生徒
あ!?
雨は自分に向かってきます…!!
博士
博士
実はそれが相対速度だ。
その状況を以下に書いた。
博士
博士
雨の速度を\(\sf{\vec{v_r}}\)(雨:rain)、自転車の速度を\(\sf{\vec{v_b}}\)(自転車:bike)とすると、
自転車から見た雨の相対速度は、
\(\sf{\vec{v_{br}} = \vec{v_r} – \vec{v_b}}\)となる。
生徒
生徒
なるほど…!!
博士
博士
相対速度の公式で覚えにくいのが、
自分の速度がマイナスなのか?
相手の速度がマイナスなのか?

という点だ。
生徒
生徒
確かにそうですね。
博士
博士
この日常での相対速度\(\sf{(\vec{v_{br}} = \vec{v_r} – \vec{v_b})}\)で、
自転車の速度\(\sf{\vec{v_b}}\)をマイナスにしていることがわかる。
生徒
生徒
ふむふむ。
博士
博士
ここから、自分の速度(観測者の速度)をマイナスにすれば良いことが
日常の経験則からわかるんだ。
生徒
生徒
なるほど!!
相対速度の公式を忘れた場合は、
雨の中、自転車を漕いでいる場面を思い出せばいいわけですね!!
博士
博士
ああ。そうだ。
おまけの知識だが、いつか必ず役に立つことを約束しよう。
博士
博士
では、今日の授業はここまでだ。
しっかり復習しておくようにな。