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直線上の相対速度の公式は 以下の写真の通りですが、“相手Bの...

■どこまで理解しているか


直線上の相対速度の公式は 以下の写真の通りですが、“相手Bの速度 ー 観測者Aの速度”
をすると、Aに対するBの相対速度が求まるのはなぜですか? 公式を丸暗記するだけでは意味がないので、理屈を丁寧に解説してほしいです。

■どこが具体的にわからないか


解説よろしくお願いします。

回答(2件)

ベストアンサーに選ばれました
生徒
質問の意味を取り違えてたかもしんないので、別の説明を作りました。
  • なるほど。丁寧な解説ありがとうございます

    1か月前
回答へコメントする
生徒
結論:
根本的な理由はわかっていません(多くの人が納得する説明がない、という意味です)。

本件における公式は、速度合成則と呼ばれるものです。名前に則とついているとおり、法則に属するものです。自然科学における法則とは、観察等を通して、対象物間の関係を述べたものです。なぜそのような関係が成り立つかわからないけど、関係が分かった時に科学者はその関係を式や文章にして発表します。発表された式や文章は他の科学者によって実験等で正しさが検証されます。間違いとされなかった式や文章は生き残り、多くの人に受け入れられていきます。

以上、前置き終わり。

そもそも観測者Aの速度と、相手Bの速度とは、何に対する速度かというと、第3者(ここではOとする)から見たときの速度です。質問者さんは、Oから見たときのAとBの速度の差が、なぜ、Aから見たときのBの速度(相対速度)になるのか、と質問されているかと思います。これは私たちの身の回りにある殆どのものが、そのように振舞っていて、例外が見つからないからです。なんでそうなるかの理由は不明。でも例外が見つからないから正しいこととして受け入れてます。

しかし、身近にあって、速度合成則に反するものがあります。光です。Oから見て、互いに反対向きに進んでいる光AとBがあるものとします。光速をcとすると、Oから見たときに、AとBの速度の差は2c、つまり、光速の2倍の速さで互いに遠ざかっているように見えます。一方、Aから見たときのBの速度(相対速度)はcとなります。2cにはなりません。なんでそうなるのかというと、これも光速度一定の法則となってしまい、理由は不明です。物理の根本にあるものはわからないものだらけです。

ではどうしたらいいのかというと、法則にあたる部分は、なぜ、というのはいったん置いておく(理由がわからないため)。ただ、法則の中身は理解しておく。そしてその法則が正しいものとして、法則から論理的に導かれるものは正しいものとして受け入れる。

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