走行中の電車でボールを射出したら

添付図の電車は左方向に時速５０㎞で走っています。
車中と車上に同じピッチングマシーンを設置しており、脇にはマシーンを操る者がいるとします。
今、同時に進行方向へ時速１００㎞のボールを射出したとします。そうすると、車中と車上の操者にはボールはどのように見えるのでしょうか。
また、外で静止している人が見たら、双方のボールはどのように見えるのでしょうか。
空気抵抗等は考えないものとします。詳しい方のご教示をよろしくお願い致します。

質問者からの補足コメント

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  皆様、丁寧なご指導どうもありがとうございました。
  私なりに参考にしながら考えておりますが、外の人からの見え方は何とかわかるのですが、電車に乗っている人の目線での見え方が今一つ理解できておりません。
  例えば、yhr2さんが言われていた実験のテレビ番組の映像は私も知っておりました。
  この映像は外から見ている人を中心に語っておりますが、車上でマシーンを操作していた人の目線も重要だと思います。
  車上の人にはボールは車と反対方向に時速２００㎞のスピードで飛んで行ったように見えたと思います。
  止まっている時には１００㎞で見えるのですから、反対（進行）方向に１００㎞で走っているのですから、自分から見たら時速２００㎞に見えたと思います。
  もしこの考え方が正しいのであれば、今回の電車の上にいる人には、自分を静止系で考えるのですから、１００㎞－５０㎞＝５０㎞でボールが前方に飛んで行くように思います。

    補足日時：2022/10/13 19:37

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  つまり、１００㎞で飛ぶボールを後ろから５０㎞で追いかけた時の風景ということです。
  もう一つ疑問があります。
  今の話と関係があるのかもしれませんが、電車の車中の人と車上にいる人を同一に扱っていいのだろうかということです。
  車中の状態は電車で密閉されていて、空間も含めてマシーンも人もボールもすべてがひと塊で一緒になって時速５０㎞で移動しています。
  ですから車中の人の目線ではこれらの要素間には変化は生じないものと思います。
  つまり、ボールは１００㎞で進行方向に飛ぶということです。
  しかし、車上の人には空間とも相対的であり、要素間に一体性はなく、ボールと電車の関係も相対的な関係になるような気がします。
  ですから単純に、車中の人も車上の人も「打ち出し速度と同じになる。」ではないような気がするのですが。
  「下手な考え休むに似たり」だと思いますが、どなたかもう一度よろしくお願い致します。

    補足日時：2022/10/13 19:39

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  多くの方からいろいろご指摘を頂き有難うございました。
  私は、車上の人のボールの見え方が１００㎞－５０㎞＝５０㎞／ｈになるという自説が正しければ、逆説的に車上の人と車中の人の扱い方が違ってくるのでは、と申し上げました。
  しかし、まず前提条件が間違っておりました。原因は電車の速度は地上に対する対地速度であり、ボールの速度は電車から射出されるので電車に対する速度です。
  違う系から見た速度をごっちゃにして考えていたことが、まず間違いの第一歩だったと思います。
  それから、電車も人も同じ慣性系にあるので静止した状態であり、ここから１００㎞／ｈで放たれたボールは当然１００㎞／ｈで飛んで行くように見えるということです。
  結論としては、「等速で移動する者には、射出された物は常に打ち出し速度で飛んで行くように見える。」ということになろうかと思います。
  以上ですが、またどなたかのご所見を頂きたくお願い致します。

    補足日時：2022/10/14 13:43

No.1 回答者： trajaa 回答日時： 2022/10/13 10:50

実際に影響が大きい空気抵抗を無視したら

車上だろうと車内だろうと結果は同じですね
同じ車両＝同じ速度で移動するのだから

地上で静止している観察者からも同じように見える
車速＋打ち出し速度として

実験できないので確認出来ませんけどね
論理的にはそうなる筈ってだけ