속도 합성 계산기
고전 벡터 또는 아인슈타인의 상대론 공식을 사용해 속도를 합성합니다.
두 속도 합성
방법을 선택하고 두 속도의 크기와 방향을 입력하여 합성 속력을 계산하세요.
속도 합성 알아보기
속도 합성은 두 운동이 하나의 관측 속도로 어떻게 결합되는지 구하는 과정입니다. 일상적인 역학에서 속도는 크기와 방향을 모두 가진 벡터입니다. 고전 모드는 입력한 두 방향을 상대각으로 바꾸고 코사인 법칙을 적용합니다. 합성 속도의 크기는 v1² + v2² + 2v1v2 cos(angle2 - angle1)의 제곱근입니다. 같은 방향의 평행한 속도는 그대로 더하고, 반대 방향은 크기를 빼며, 수직인 속도는 익숙한 직각삼각형 관계를 이룹니다.
이 벡터 법칙은 자동차, 항공기, 발사체, 물의 흐름과 거의 모든 일반적인 공학 문제에 적합합니다. 이러한 속력은 빛의 속력에 비해 매우 작기 때문입니다. 각도는 공통 기준축에서 도 단위로 측정하며, 두 각도의 차이만 합성 크기에 영향을 줍니다. 계산기는 부호로 방향을 나타내는 값이 아닌 비음수 속력을 출력합니다. 합성 각도나 수평·수직 성분도 필요하다면 성분 분석을 사용하세요.
빛에 가까운 속력에서는 단순 덧셈이 빛보다 빠른 불가능한 속력을 예측할 수 있습니다. 특수상대론은 일직선상 속도의 합을 u = (v1 + v2) / (1 + v1v2 / c²)로 바꿉니다. 여기서 c는 정확히 299,792,458미터 매초입니다. 입력 속력이 커질수록 분모도 커져 두 입력이 모두 c 미만이면 결과도 c 미만으로 유지됩니다. 상대론 모드는 두 운동이 같은 직선 위에서 모두 양의 방향으로 이루어진다고 가정합니다. 각도 입력란은 일관된 인터페이스를 위해 유지되지만 이 일직선 계산에는 영향을 주지 않습니다.
단순히 더 복잡한 공식을 고르기보다는 물리적 상황에 맞는 모델을 선택하세요. 고전 벡터 합성은 방향의 기하학적 관계를 보존하며 저속 환경에서는 사실상 정확합니다. 빛의 속력에 비해 무시할 수 없는 속력으로 움직이는 기준계, 입자 또는 신호를 설명하려면 상대론적 합성이 필요합니다. 비교하거나 합성하기 전에 두 속력을 모두 미터 매초로 환산하세요. 상대론에서 반대 방향 운동을 다루려면 전용 로런츠 변환에서 부호 있는 속도를 사용해야 합니다. 이 계산기는 비음수 크기만 받으며 같은 방향의 상대론 예제를 위한 도구입니다.
표시 결과는 읽기 쉽게 반올림되지만 내부 계산에는 JavaScript 부동소수점 정밀도가 사용됩니다. 교육과 빠른 분석에 적합하나 보고할 자릿수는 실험 불확도와 유효숫자에 따라 정해야 합니다.
속도 합성 예제
방향은 고전 벡터 합성 결과를 바꾸고, 상대론은 일직선상 속도의 합을 제한합니다.
| 입력값 | 결과 | 방법 |
|---|---|---|
| 0° 방향 3 m/s와 90° 방향 4 m/s | 5 m/s | 고전적인 수직 벡터 합성. |
| 0° 방향 20 m/s와 0° 방향 10 m/s | 30 m/s | 고전적인 같은 방향 운동. |
| 일직선상의 0.5c와 0.5c | 0.8c | 상대론적 합성 결과는 빛의 속력보다 작습니다. |
속도 합성 방법
- 일반 운동은 고전 벡터 합성을, 빛에 가까운 일직선 운동은 상대론적 합성을 선택하세요.
- 각 속도의 크기를 미터 매초로 입력하세요.
- 고전 벡터 방법을 사용할 때는 두 방향각을 입력하세요.
- 속도 합성을 선택하고 합성 크기를 확인하세요.
자주 묻는 질문
고전 속도 합성은 언제 사용하나요?
속력이 빛의 속력보다 훨씬 작을 때 사용합니다. 일반 역학, 교통 및 유체 흐름 문제를 정확하게 다룰 수 있습니다.
속도 각도가 중요한 이유는 무엇인가요?
속도는 벡터이므로 방향이 다른 운동을 스칼라처럼 단순히 더할 수 없습니다. 각도 차이에 따라 벡터가 강화되거나 상쇄되거나 수직으로 합성됩니다.
두 속도를 합하면 빛의 속력을 넘을 수 있나요?
어떤 물리적 관측자도 질량이 있는 물체가 빛보다 빠르게 움직인다고 측정하지 않습니다. 아인슈타인 합성 공식은 합을 보정하여 빛보다 느린 두 속도가 여전히 빛보다 느린 결과를 내도록 합니다.
상대론 모드에서도 각도 입력란을 사용하나요?
아니요. 이 구현은 같은 직선에서 같은 방향으로 움직이는 경우의 표준 1차원 공식을 사용합니다. 일반적인 비공선 상대론적 합성에는 성분별 로런츠 변환이 필요합니다.
어떤 단위로 입력해야 하나요?
빛의 속력과 단위를 맞추려면 두 속도의 크기를 미터 매초로 입력하세요. 상대론 모드를 사용하기 전에 다른 단위는 변환해야 합니다.