Для демонстрации относительности скорости проведем эксперимент. Для него потребуются очень простые предметы. Во-первых, это металлический цилиндр. Этот металлический цилиндр будет связан со столом, и поэтому система отсчёта (СО) будет связана со столом.

Рис. 4. Оборудование для эксперимента

Иллюстрация / pixabay.com

Вторую СО свяжем с линейкой. И деревянный брусок, используемый как движущееся тело. Чтобы пронаблюдать относительность скорости, мы берём этот брусок и заставляем его двигаться. Обратите внимание, что движение бруска происходит вдоль линейки относительно выбранных систем отсчёта, и мы можем сказать, что скорость бруска и относительно линейки, и относительно стола будет одинакова. В этом случае скорость равна скорости в одной системе отсчёта, и скорости в другой системе отсчёта.

Рис. 5. Движение бруска в СО, связанной с линейкой

Кладём брусок на линейку и начинаем её двигать. Движение происходит следующее: линейка движется вместе с бруском. Можно сказать, что скорость бруска относительно линейки равна нулю. Значит, в этой системе отсчёта брусок находится в состоянии покоя, а вот относительно стола, о чём говорит нам цилиндр, произошло изменение положения тела. Следовательно, относительно стола брусок движется. Это говорит о том, что в данном случае в одной системе отсчёта и в другой системе отсчёта скорость была разной.

Рис. 6. Движение бруска в СО, связанной со столом

Чтобы лучше разобраться с относительностью скорости, проведем ещё один, но уже мысленный эксперимент, и обратимся к рисунку 7.

Рис. 7. Схема мысленного эксперимента

Иллюстрация / pixabay.com

Итак, совместим ось Ох с дорогой, по которой движутся три автомобиля. Обращаю ваше внимание, что самая маленькая скорость у первого автомобиля , у второго автомобиля она чуть больше, самая большая скорость у третьего автомобиля, обозначена . Сверху мы нарисовали вектора, длины которых соответствуют величине скорости.

Если систему отсчёта совместить с первым автомобилем, то мы увидим буквально следующее: от нас удаляются, вперед уезжают и второй автомобиль, и третий.

Рис. 8. Движение при совмещении системы отсчёта с первым автомобилем

Если совместим систему отсчёта со вторым автомобилем, то это будет самое интересное.

Рис. 9. Движение при совмещении системы отсчёта со вторым автомобилем

Мы увидим, что находимся в середине движения и все тела от нас разбегаются, т. е. автомобиль, который обладает скоростью, едет вперед, удаляется от нас, но точно так же и автомобиль удаляется назад. Обратите внимание, все эти автомобили находятся в движении, но каждый из водителей этих транспортных средств будет наблюдать совершенно разную картину.