今回は、同じ直線上を進む2つの物体の 合成速度 について解説していきましょう。 合成速度 とは、 速度の足し算 のことをいいます。次の図をみてください。

この図では電車が右に移動しており、その電車の中でクマちゃんAが走っています。そのとき外で静止しているクマちゃんBからは、クマちゃんAがどのように動いてるように見えるでしょうか？これを考えるときに 合成速度 という考え方を使います。

電車は右向きに5[m/s]で移動しており、その電車の中でクマちゃんAが右向きに3[m/s]で移動しています。なお、この速度は電車の中での速度です。また、クマちゃんBは外に立ち、電車とクマちゃんAの運動の様子を眺めています。

このとき、クマちゃんBから見た クマちゃんAと電車の合成速度 を求めてみましょう。

右向きをプラスに定めると、電車の速度は+5[m/s]、クマちゃんAの速度は+3[m/s]ですね。静止しているクマちゃんBから見た、クマちゃんAの速度はどうなるでしょう。なんとなく想像できるでしょうか？

速度というのは1秒あたりの移動距離です。クマちゃんBから見て、電車もクマちゃんAも 同じ方向へ移動 をしますので、この 電車の速度と電車内のクマちゃんAの速度を足せばいい のです。これが 合成速度 です。今回の合成速度は5+3=+8[m/s]となりました。 クマちゃんBから見て、クマちゃんAは1秒後に右に8m移動する ことが分かります。

このように電車の速度と電車内の速度を 足し合わせた もののことを 合成速度 といいます。

別の考え方も紹介しましょう。速度は方向を持っており、 ベクトル として考えることもできます。

ベクトルの足し算として考えると、電車は大きさ5[m/s]の右向きのベクトル、クマちゃんAは大きさ3[m/s]の右向きのベクトルです。クマちゃんBから見た、クマちゃんAの速度は、これら2つのベクトルの和としても考えることができます。