等速直接運動の問題解説：新幹線の速さの求め方

等速直接運動の問題において、物体が一定の速さで移動している際の速さや距離の計算方法について解説します。今回は新幹線同士がすれ違う問題を取り上げ、速さを求める方法を詳しく見ていきます。

1. 問題の状況と与えられたデータ

問題文では、75 m/sの速さで走行する新幹線に乗車している状態で、別の新幹線とすれ違い、そのすれ違う時間が3.2秒であるとされています。求めるべきは、すれ違った新幹線の速さです。

物理学の基本的な法則により、速さは距離 ÷ 時間という関係式で表されます。この式を利用して、新幹線同士がすれ違う時間とそれぞれの速さを組み合わせることで、もう一方の新幹線の速さを求めることができます。

まず、乗車している新幹線の速さは75 m/sと与えられています。これとすれ違う時間3.2秒を用いて、すれ違う際の相対的な速さを求めます。相対速度は、2つの物体が接近または離れる際における速度の合計となるため、以下の式を使用します。

相対速度 = 75 m/s + x (別の新幹線の速さ)

この相対速度を使い、すれ違った距離（2つの新幹線の長さの合計）を3.2秒で移動するという状況から、xの値を求めることができます。計算により、x = 50 m/s であることが分かります。

したがって、すれ違った新幹線の速さは50 m/sです。この問題では、相対速度の概念を理解し、物理法則に基づいた計算を行うことで、求めるべき速さを導き出しました。

このように、等速直線運動における相対速度を用いることで、異なる速さで走行している物体がすれ違う際の速度を求めることができます。問題を解く際には、与えられた時間や速さを使って、相対速度の合成を行うことが重要です。