เนื้อหา

     ความเร็วสัมพัทธ์ (Relative Velocity) เป็นความเร็วของวัตถุที่ผู้สังเกตมองเห็น หรือเป็นความเร็วของวัตถุที่เปรียบเทียบกับตัวผู้สังเกตเอง ถ้าผู้สังเกตอยู่นิ่งแล้วดูวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ก็จะเห็นวัตถุมีความเร็วในการเคลื่อนที่เท่ากับความเร็วจริง ๆ ของวัตถุทั้งขนาดและทิศทาง แต่ถ้าผู้สังเกตกำลังเคลื่อนที่ด้วยความเร็วและมองดูวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่ก็จะเห็นวัตถุเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่เรียกว่าความเร็วสัมพัทธ์ ซึ่งทั้งขนาดและทิศทางจะผิดไปจากความเร็วจริงของวัตถุ ความเร็วสัมพัทธ์หาได้จากการบวกเวคเตอร์ของความเร็ว โดย

ความเร็วสัมพัทธ์  =  ความเร็ววัตถุ  -  ความเร็วผู้สังเกต
( ความเร็วที่ติดลบหมายถึง ความเร็วที่มีขนาดเท่ากันแต่ทิศทางตรงกันข้าม)

     ยกตัวอย่าง เรานั่งรถที่กำลังแล่นไปทางขวาด้วยความเร็ว 10 เมตรต่อวินาที รถที่แล่นสวนมามีความเร็ว 5 เมตรต่อวินาที 

     ความเร็วของเราซึ่งเป็นผู้สังเกตคือ  ดังนั้น - ความเร็วผู้สังเกต  ความเร็วสัมพัทธ์หรือความเร็วที่เรามองเห็น = ความเร็วของวัตถุ – ความเร็วผู้สังเกต หาได้จากการเขียนรูป

     เวกเตอร์ผลลัพธ์ หาได้จากการลากเส้นลูกศรจากจุดเริ่มต้นไปยังจุดสุดท้าย ได้ 15 m/s นั่นคือ ความเร็วสัมพัทธ์ของรถคันที่แล่นสวนมาเป็น 15 m/s ทิศไปทางซ้าย หรือเราจะเห็นรถที่วิ่งสวนมามีความเร็ว 15 m/s คือเห็นว่ารถคันนั้นมีความเร็วมากกว่าปกตินั่นเอง
ในทางกลับกัน ถ้าเรากำลังเคลื่อนที่ไปทางขวาด้วยความเร็ว 10 m/s และมีรถอีกคันหนึ่งกำลังแซงเราขึ้นไปด้วยความเร็ว 12 m/s เราจะเห็นรถคันนั้นเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสัมพัทธ์เช่นกัน 

     ความเร็วของเราซึ่งเป็นผู้สังเกตคือ  ดังนั้น - ความเร็วผู้สังเกต คือ  ความเร็วสัมพัทธ์หรือความเร็วที่เรามองเห็น = ความเร็วของวัตถุ – ความเร็วผู้สังเกต หาได้จากการเขียนรูป

     ความเร็วสัมพัทธ์หรือความเร็วของวัตถุที่เราเห็นจะเป็น 2 m/s ทิศไปทางขวา นั่นคือเราจะเห็นรถคันที่แซงเรามีความเร็วเพียง 2 m/s ซึ่งช้าลงมาก 

คำถาม
     - ถ้าผู้สังเกตกับวัตถุกำลังเคลื่อนที่สวนกัน ผู้สังเกตจะเห็นวัตถุมีขนาดของความเร็วเป็นอย่างไร

     - ถ้าผู้สังเกตกับวัตถุกำลังเคลื่อนที่ไปทางเดียวกัน ผู้สังเกตจะเห็นวัตถุมีขนาดของความเร็วเป็นอย่างไร

     เครื่องเล่นที่มีชื่อเรียกว่า Condor หรือเหยี่ยวเวหา ในสยามพาร์คซิตี้ก็ใช้หลักการของความเร็วสัมพัทธ์ แกนกลางจะหมุนทำให้ชุดที่นั่งหมุนไป ในขณะเดียวกันนั้นชุดที่นั่งแต่ละชุดก็จะหมุนไปด้วยในทิศเดียวกัน ความเร็วของคนที่นั่งแต่ละคนก็จะเป็นความเร็วของแกนหมุนรวมกับความเร็วของชุดที่นั่ง ซึ่งเป็นความเร็วผลลัพธ์ของผู้นั่งนั่นเอง 

     ถ้าผู้สังเกตอยู่กับที่เช่น ยืนมองอยู่ข้างล่าง ความเร็วของผู้สังเกตมีค่าเป็นศูนย์ แบบนี้ ความเร็วของวัตถุที่ผู้สังเกตมองเห็นหรือความเร็วสัมพัทธ์ ก็จะมีค่าเท่ากับความเร็วผลลัพธ์


     ในขณะที่นั่งชุดหนึ่งหมุนอยู่นั้นก็จะเคลื่อนที่สวนทางกับชุดที่นั่งข้างเคียงซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากัน ผู้สังเกตที่นั่งบนที่นั่งจึง มองเห็นคนที่นั่งในชุดข้างเคียงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงมาก

วิดีทัศน์ เรื่อง Condor เหยี่ยวเวหา 

คำถาม
     - ความเร็วผลลัพธ์ของคนที่นั่งในกระเช้าที่นั่ง เป็นความเร็วจากที่ใดบ้าง หาได้อย่างไร

     - แกนของCondor หมุนในทิศทางเดียวกับการหมุนของชุดที่นั่ง ความเร็วลัพธ์ของผู้นั่งจะมีค่ามากที่สุด
       และน้อยที่สุดขณะผู้นั่งหมุนไปอยู่ที่ตำแหน่งใด

     - ชุดที่นั่งของ Condor แต่ละชุดหมุนไปทางเดียวกัน ผู้นั่งจะมีโอกาสเคลื่อนที่สวนทางกันหรือไม่อย่างไร