高速移動車内に飛ぶハエの動きは？

のっけから、物理っぽくない言い方ですみません。
前から非常にきになっていたのですが。



例えば、電車の中で静止して飛んでいるハエ
（ホバリング状態）は、もし電車が動きだしたら
どうなるのでしょうか？
ハエだけ置き去りにされて、動き出した電車の
進行方向とは逆側の後続車両との連結部のある
壁に激突してしまうのでしょうか？

実際にみていると、電車が動き出しても
その場でやはり変わらぬ位置でホバリングしている
ようなのですが。
それではなぜ、その位置でホバリングしつづけられるの
でしょう。空気が電車と一緒に動き出すから？

うーん、なぞです。
よろしくお願いします。

No.1 回答者： u13 回答日時： 2001/09/27 00:17

>空気が電車と一緒に動き出すから？

その通りでしょう。

窓を全開にして電車が走り出したらハエは風とともに去ってしまいますね。

No.2 回答者： winkler 回答日時： 2001/09/27 00:49

私もそう思います。

空気が電車と一緒に動いているからでしょう。
以前友人と、「走る新幹線の中でジャンプしたら落下地点は同じか。」
「エレベーターが落下する際、衝突直前にジャンプしたら助かるか。」
などと素人同士で議論したことがありますが、結論として、空気が共に
動いている限り、落下地点は同じだし、よほど運が良くなければ助からない
だろうと納得しました。
おそらく、高速で自転している地球に振り落とされない原理と同じでは
ないでしょうか。

No.3 回答者： Zincer 回答日時： 2001/09/27 01:34

KUNISANさんは

＞例えば、電車の中で静止して飛んでいるハエ
＞（ホバリング状態）は、もし電車が動きだしたら
＞どうなるのでしょうか？
と、ありますので、電車が加速（あるいは減速）状態にある時の話をされていると思いますので、そのことについて触れておきます。
「ホバリング状態」＝「真下にのみに羽ばたき、横方向への力を加えない状態」
と解釈した場合、電車の（前方への）加速よってハエは（電車に対して）後方へ速度を持ち、ハエがその速度に抵抗しなければ後ろの壁にぶつかることになるでしょう。

＞それではなぜ、その位置でホバリングしつづけられるの
＞でしょう。空気が電車と一緒に動き出すから？
１．電車の加速度がそれほど大きくない。
２．ハエの終末速度が小さく、充分に抵抗できる。
３．実際にハエは動きまわっており、加速時に後方に流されて慌てて前方へ飛ぼうとしていても観測できない。

と、言ったところでしょうか？

No.4 ベストアンサー 回答者： ARC 回答日時： 2001/09/27 01:43

>空気が電車と一緒に動き出すから？

その通りです。
ハエは空気の上に「乗って」飛行しているので、電車と一緒に空気が動けば空気と一緒にハエも移動してしまうのです。

仮にハエが空気とは無関係に飛んでるとすると、結果はまた変わってきます。

例えば、ペットボトルにビー玉を入れ、上下に振ってみます。このとき、ペットボトルが電車、ビー玉がハエの役割です。

最初にペットボトルを振り上げた後、ビー玉は空中を浮遊します。(ハエが飛び立っている状態)
で、ビー玉が空中にある間にもペットボトルは振りつづけられますが、この間、どれだけペットボトルが動こうとも、中のビー玉の動きには影響を与えないことが分かると思います。
ビー玉の上昇速度よりも早くペットボトルを上に動かせば、ビー玉はペットボトルの底に衝突します。(電車の加速で、ハエが車両後部に衝突した。)




尚、「走る新幹線の中でジャンプしたら落下地点は同じか」という問いについては、落下地点は同じですが、それは空気が動いているせいではありません。
中の乗客も新幹線と同じ速度で前進しているからです。

この問題は言ってみれば、「走りながらボールを真上に投げ上げれば、そのボールはどうなるか」という問いと同じですね。

投手としてはボールを真上に投げ上げたつもりなんですが、実際にはボールは投手と同じ速度で前進しています。
で、最終的には走りつづけている投手の頭の上にボールが落ちてくるのです。

ボールと投げ上げたのと同じ位置にボールを落とすためには、投手は走りながら、後ろに向かってボールを投げなくてはいけないのです。



「エレベーターが落下する際、衝突直前にジャンプしたら助かるか。」
については、十分にジャンプ力が強ければ、助かります。

この状況では、エレベータはエレベータ自身の落下速度に加えて、乗客がジャンプした反動による追加速度が加わった速度で床に激突します。

乗客の方は自分の運動エネルギーをエレベータに渡すことにより落下速度が落ちて、何とか助かる(かもしれない)わけです。

ただし、タイミングが大切ですね。ジャンプが早すぎれば、エレベーターの天井に激突してしまいますから(笑)。
あらかじめ天井を切り取った上で、強力バネ内蔵の特殊シューズを履いてから実行することをお勧めします。

No.5 回答者： rei00 回答日時： 2001/09/27 09:11

　既に充分な回答が出ているようですが，以前に類似質問がありましたので御紹介しておきます。

「QNo.82360　今更ですが・・・」
　http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=82360

「QNo.93838　電車の中でジャンプすると長い距離ジャンプできる？」
　http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=93838

参考URL：http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=82360, http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=93838