상대속도

요약 어떤 물체에서 다른 물체를 본 상대적인 속도이다. 관찰자가 등속직선운동 중일 때는 자신이 정지해 있다고 느끼므로 어떤 물체가 관찰자가 되는가에 따라 상대속도는 변한다. 상대성원리는 이것을 체계화한 것이다.

질점(質點) A에 좌표계를 고정시켰을 때, 이 계에 관한 질점 B의 속도를 A에 대한 B의 상대속도라 한다. 2개의 물체가 서로 연관되어 운동할 때에는 두 물체로 이루어진 전체 계의 무게중심의 운동으로 볼 수도 있고, 한 물체를 기준으로 삼아 다른 물체의 운동을 기술하는 상대운동으로 볼 수도 있다. 결국 1개의 물체의 운동과 같다고 할 수 있다. 이처럼 속도나 운동이라는 개념은 원래 무엇인가를 기준으로 한 것이므로, 모든 것은 상대적이라고 할 수 있다.

따라서 물체의 상대속도는 기준물체를 어떻게 잡느냐에 따라 그 값이 달라지게 된다. 가령 도로 위를 달리는 자동차의 속도가 시속 50km라면 이것은 지면을 기준으로 한 상대속도인데, 기준을 지구의 중심으로 잡으면 자동차의 상대속도는 시속 1,300∼1,400km가 되며(지구의 자전에 의한다), 태양을 기준으로 하면 시속 약 11만km가 된다(지구의 공전에 의한다). 그런데 태양은 은하계 중심에 대해 상대적으로 운동하며, 은하계 중심 역시 또 다른 우주 중심에 대해 상대적인 운동을 한다.

상대성원리는 이러한 생각을 체계화한 것인데, 이것에 의하면 모든 물체의 상대속도는 광속도 c(30만km/s)를 초과할 수 없다고 한다.