【Python】速度の合成と相対速度を求める / え〜のう

■速度の合成
■相対速度

■速度の合成

任意の速度で動いている物体（電車、風、川など）の中で動いている物体（人、飛行機、船など）に対して、速度を合成することができる。

また、速度の合成については、以下の公式で求めることができる。

・「速度の合成」の公式

地面に対して、速度V₁で動いている物体の中で、速度V₂で動いている物体の地面に対する速度Vは、

V = V₁ + V₂

▼例題1

速度3.0 m/s で流れる川に速度4.0 m/s でボートが進む時、以下の2問をPythonを使用して解く。
なお、川上から川下への方向を正とし、川下から川上の方向を負とする。

問1：川下に向かって進む時、岸から見たボートの速度を求める。
問2：川上に向かって進む時、岸から見たボートの速度を求める。

▼サンプルコード

例題1のサンプルコードを以下に示す。

# 川の速度(川上→川下)：3.0 m/s
river_v = 3.0

# ボートの速度(川上→川下)：4.0 m/s
boat1_v = 4.0

# ボートの速度(川上←川下)：-4.0 m/s
boat2_v = -4.0

# 問1：川の方向にボートを漕ぐ
print(river_v + boat1_v, 'm/s')

# 問2：川と逆方向にボートを漕ぐ
print(river_v + boat2_v, 'm/s')

▼実行結果

例題1の「▼サンプルコード」について、実行結果を以下に示す。

7.0 m/s
-1.0 m/s

川の流れと同じ方向（川上→川下）に進む船の速度は、合算して7.0 m/s進む。
川の流れと逆の方向（川上←川下）に進む船の速度は、合算して-1.0 m/s進む（川上に1.0m/s進む）。

■相対速度

自分が歩きで相手が走っている場合は、簡単に抜かれ、差が開いていく一方で、自分も相手も走っていれば、あまり差が開かない。
このような、自分の速度に対して、相手の見かけの速度を相対速度という。

相対速度は、以下の公式で求めることができる。

任意の物体の速度V₁に対する、任意の物体の見かけの速度をV₂とした時の相対速度Vは、

V = V₂ - V₁

▼例題2

A君が西→東の方向へ3.0 m/sの速度で走っているとき、B君は西→東へ5.0 m/s、C君は東→西へ4.0 m/sの速度で走っている。
このときの以下の問についてPythonを使用して解く。
なお、西→東の方向を正とし、西←東の方向を負とする。

問1：A君から見たB君の速度を求める。
問2：B君から見たA君の速度を求める。
問3：A君から見たC君の速度を求める。

▼サンプルコード

例題2のサンプルコードを以下に示す。

# Aの速度（西→東）：3.0 m/s
A_v = 3.0

# Bの速度（西→東）：5.0 m/s
B_v = 5.0

# Cの速度（西←東）：-4.0 m/s
C_v = -4.0

# 問1：Aから見たBの速度
print(B_v - A_v, 'm/s')

# 問2：Bから見たAの速度
print(A_v - B_v, 'm/s')

# 問3：Aから見たCの速度
print(C_v - A_v, 'm/s')