- まずはザックリ理解したい
- イメージを優先したい
- 苦手を克服したい
このような方向けに解説をしていきます。
速度の合成とは『速度の足し算』
「速度を足す」とはどういうことなのか、エスカレーターを使って考えてみましょう。
エスカレーターに乗って普通に立っていれば、エスカレーターのスピードで自分の身体も進みます。
では、エスカレーターに乗っているときにあなたも動いたらどうなるでしょうか？
ここでは上りのエスカレーターを想像してみましょう。
あなた自身もエスカレーターを駆け上がるとします。
その場合、立っていただけのときよりも、速く上がることができますよね？
逆に、あなた自身はエスカレーターを駆け降りていくとします。
その場合、立っていただけのときよりもゆっくり上がっていく、もしくはダッシュすれば下に降りていくこともできます。
速度の合成とはこのイメージと同じです。
今回のイメージでは、「エスカレーターの速度」と「あなたの動く速度」を足したということになります。
テストの問題では「川の流れ」と「船」の関係がよく出題されます。
川の流れと同じ向きに船を進めれば、船はスピードアップする。
逆に、川の流れに逆らって船を進めれば、船はスピードダウンする。
ここで足したものは、「川の流れの速度」と「船の進む速度」です。
合成と言われると、なにか難しいことをしているように感じるかもしれません。
しかし、実際にやっていることはシンプルです。
まこと
『合成』＝『足し算』と言い換えられるようにしておきましょう！
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詳細を見る速度の合成で気を付けることは？
先ほどの「エスカレーター」「川と船」には、『一直線上の動き』という共通点があります。
しかし、ものの動きは一直線上だけとは限りません。
例えば、先ほどの「川と船」を使って次のような状況を考えてみましょう。
いま川が流れています。一方の岸から反対側の岸に船が進んだとき、船は実際どのように動きますか？
船ではイメージが湧かないという場合は、流れるプールで反対側のプールサイドに向かって泳いで渡るところをイメージしても構いません。
船（流れるプールならあなた自身）は斜めに進んでしまいます。
湖や流れのないプールであれば真っすぐ反対側に進めますが、川だと流れの影響を受けてしまいます。
つまり、「川の流れの方向」と「船の進む方向」が一直線上ではない場合も、それぞれの速度を合成した（足した）速度で実際は進むということになります。
では実際にはどうやって足せばいいのか。
それには数学のベクトルという知識が必要になります。
「まだベクトルを教わっていない」「数学が少し苦手」という方は、最低限つぎのことを抑えておきましょう。
まこと
一直線上での足し算ができるようになったら、それ以外の足し算にもチャレンジしてみましょう！
やり方を見てみたいという方は、こちらの問題演習でチェックしてみてください。
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ABOUT THE AUTHOR
共田 誠（まこと先生）
高校物理講師・プロ家庭教師 / 指導歴14年
上智大学理工学部物理学科卒。私立高校の非常勤講師として進学クラスから基礎クラスまで幅広く担当。大手家庭教師センター3社でプロ家庭教師を経験し、現在はオンライン専門で全国の高校生を個別指導中。
「暗記物理の撲滅」を掲げ、生徒の思考のクセを診断・矯正するドクター型アプローチで指導。表面的なテクニックではなく、初見の問題に強い思考力を育てる。
800+解説記事
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14年指導歴
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