物理？

Question

物理かわからないんですが、ふと疑問に思ったんで質問します。
新幹線のなかでジャンプしたら、どうして後ろの壁に激突しないんですか？
だって時速３００ｋｍですよね？
トロッコでジャンプすれば、足が引っかかってガッってなると思うんですが、
電車や新幹線のような箱状のものだと、そうならないのが疑問です。

htms42 · Accepted Answer

＞そういう考え方をするより、赤道上にいる人間は時速約1000kmで動いて、飛行機もおおよそ時速1000kmで移動しているから、同じ位置を赤道上の同じ向きに飛行機が飛んでれば、相対速度がゼロとなって下から見た人にとって飛行機はいつまでも止まっているように見えるでしょう。

どうしてこんなとんでもない結論を回答に書くのでしょう。
なぜこれが理論上の話なんでしょう。
飛行機の速さ　時速１０００ｋｍ　は何に対する速さでしょう。
飛行機の飛び方を静止衛星の話とごっちゃにしてしまっているのでしょうか。（静止衛星の高度は地表から約３．６万ｋｍです。）
地上にいる人から見て止まって見える飛行機というのはヘリコプターのようなもの以外ありません。自転と同じ速さで回っていますが地表と同じ速さで回っている空気に対しては止まっているのですから。

＞おっしゃるように大気、つまり空間も一緒に動いてるわけですから、止まって見えるというのは理論上もおかしいと思います。

という質問者様の考えのほうが正しいです。

＞ジェット気流が吹いている
なんていうのも関係がありません。

ジェット気流を含めて地表の風の速さはすべて地表に対する速さです。
風がない時とは空気が地表と同じ速さで動いている時のことです。
ジェット気流の速さは速いものでは１００ｍ／ｓにもなるものがあるそうです（これは日本上空だそうです）。でも４００ｍ／ｓに比べると遅いです。これは当然です。

東向きと西向きで同じ距離を飛行するのでも到達時間が異なるというのには気流の影響が効いてきます。流れのある川を船で下るか遡るかの場合と同じです。どちらの場合でも流れのないときが基準になっています。流れのない時とは水でも空気でも地表に対して止まっている時です。

人が地表でジャンプすれば元の位置に着地します。飛行機が止まって見えるという話はこれと整合性を欠いたものです。

haruna_777 · Answer

少し興味本位で計算してみたのですが、赤道上で前にジャンプしても前に移動できないで、後ろに吹っ飛ぶという現象になったとします。
考えやすいようにただ真上にジャンプすることにして、もし赤道上で1秒間ジャンプできたとすれば、その間におおよそ460m吹っ飛ばされることになります。
ま、絶対死にますよね。。。。

haruna_777 · Answer

赤道上の飛行機は目的地につきませんよね？＞
理論上の話をしただけなんですが。。。実際は飛行機はそれより早く(音速以下で)移動していますし、上空にはジェット気流などさまざまな風も存在します。実際乗って体験したら分かることですが、西回りに飛行機で旅をするのと、東回りに飛行機で旅をするのでは到達時間に差が出てきます。それに、真西にある国だからといって真っ直ぐ飛んで行きはしません。

赤道上の人が立ち幅飛びしても前に飛べないってことでは？＞
何度も言ってますが、赤道上にいる人も立っているときは地球の回転に沿って大気と一緒に動いているのですから、前にジャンプしたら前に移動します。
ジャンプしても前に飛べないってまだ思っているのなら、今までの質問は何だったのでしょうか？
もし、西にジャンプしても移動できないならジャンプした瞬間後ろに吹っ飛ばされるとか思えますか？赤道に限ってそうだなんてありえないですよね。日本にいてもそれほど速度に大きな変わりはありませんよ。

おそらく普段地球上で生活していると、広い平面の大地の上を太陽が回っていると錯覚を起こしてしまうからでしょう。
昔の人も地球が丸いと知るまでは、大きな三匹の亀が大地を支えていると考えていたのですから、理解するまでは時間が掛かっても仕方がありません。

noname#130938 · Answer

何度も書き込みをさせてもらいましたが、だんだん奥が深い話になってきましたね。

宇宙人が止まっているとして・・・・
とありますが、何に対して止まっているんでしょう？
飛行機？ヒト？地球そのもの？太陽？太陽系？銀河系？
結局のところ「絶対に止まっている」といえるものはなく、
すべて「相対的」なものですね。

質問の新幹線・・・も外に居るヒトを静止していると考えていますが、地球も動いています。

じゃあ、本当の速度は何なの？というところから、ガリレオの相対論が始まります。そして、アインの相対性理論へと・・・。

ぜひ、興味を持ち続けて物理の奥を深めていってください。

haruna_777 · Answer

No３です

赤道上で飛行機は進まない？→大きくて丸い新幹線に乗ってると思えばいいんだ＞
そういう考え方をするより、赤道上にいる人間は時速約1000kmで動いて、飛行機もおおよそ時速1000kmで移動しているから、同じ位置を赤道上の同じ向きに飛行機が飛んでれば、相対速度がゼロとなって下から見た人にとって飛行機はいつまでも止まっているように見えるでしょう。

宇宙人から見ると、飛行機は超高速なんですかね？＞
宇宙人が全く移動せず同じ位置にいて、回転する地球とそれとは逆方向に飛行している飛行機を見れば、飛行機はおおよそ時速2000kmで移動しているように見えるわけだから、確かに速く見えているでしょう。時速2000kmと言えば音速の1.8倍弱ありますからね。

htms42 · Answer

地球は１日に一回自転しています。
赤道の長さは４万ｋｍです。北緯３０°で秒速４００ｍになります。
新刊線よりも速いです。人も空気もこの速さで動いています。

地球の自転や公転は当たり前のこととして小学校でも習います。天動説ではなくて地動説が常識になっています。
でも本当はあなたの質問のような内容をクリアーしていなければ地動説を認めることは出来ないはずなんです。
地球が自転しているとしたら自転の方向の反対向きにいつも風が吹いているはずだとか、ジャンプすれば自転の方向の反対側に着地するはずだ、そういうことは起こらないから地球が自転しているということはありえないというような反論が提出されていたということは科学史の本を読むとたいてい出てきます。

互いに等速度で運動している２つの運動は同等であるというガリレオの相対性や力が働いていない場合に物体の行う運動は等速度運動であるというニュートンの運動の第一法則はこういう疑問をクリアーして地動説を確立するための基礎だと言うことが出来ます。

地動説を認めてしまえば「地上でジャンプしても同じ所に着地するのだから新幹線では当たり前」ということになります。

「物理の法則が分からなければこういう疑問には答えられない、でもそういうのは難しくて困る」というのであれば地球の自転や公転を認めるところから出発するということでもいいのではないでしょうか。
地球でも新幹線でも同じことが成り立つのはどういう法則が根拠になっているのかが知りたいというのであれば運動の法則と運動の力学を勉強してみてください。

動いているか、止まっているかは相対的なものであリ、同等であるというガリレオの相対性にしても自転を認めれば当然のものとして出てきます。私たちが日常止まっていると考えているものが見方を変えれば自転と一緒に秒速４００ｍで動いているということになるのですから。動いているということは全く意識できません。動いているということを知る手がかりがないのです。互いに等速度運動をしている系の上では同じ物理現象を実現することが出来ます。

地球の公転であればもっと速いです。１年間で半径１億５千万ｋｍの円周上を回転します。自転よりも速いです。でも動いていることを感じることは出来ません。

昔は新幹線のような滑らかに高速で動く乗り物はありませんでした。
科学史の本を見ると帆船のマストの上から物を落としたときにマストに沿って落ちるという例が載っています。
帆船はあまり速くはないですが滑らかに動きます。１０ｍのマストは珍しいものではないと思いますのでずれが起こったか起こらなかったかの検証に使うことはじゅうぶんです。ガリレオやニュートンの時代よりも前に既に知られていたことだったと思います。

TIENT · Answer

はじめまして。

同じことなのですが、違った見方をしてみます。
もし、ジャンプした瞬間に列車等だけが前方に進んで、人が置いてけぼりをされたとして、それを外から見ると、その人はUFOのように急停止したことになります。つまり、それだけ強い力が進行方向とは逆に加えられたことになるのですが、そんな力はどこからも供給されません。

止まるにも力が必要になるのですが、それは列車がブレーキをかけるときです。そのとき、列車から圧力が後方に加えられます。もし、何かに摑まっていなかったり、椅子に座ってなければ、つんのめってしまうのは言うまでもありません。

スピードを変化させるときに、列車にも、そして人にも力が加わるのですが、一旦、あるスピードに達したら、あとは(それほど)力は加わっていないことになります。ただ、一定の速さでも、列車が走り続けるには、エネルギーが必要になります。それは空気抵抗やレールとの摩擦があるからです。

列車にはエネルギーが供給されて動いているのに、人にはエネルギーが供給されてないのに動くということに違和感があるのかもしれませんね。

proto · Answer

300km/hで走っている新幹線に乗っている人間は進行方向に300km/hの"勢い"がついてると思いませんか？

走り幅跳びを考えてください。
助走無し(0km/hの勢い)で幅跳びするより、10km/hで走って助走をつけ10km/hの"勢い"で跳んだ方が遠くまで跳べると思いません？
もっと早く走って20km/hの"勢い"で跳べばもっと遠くまで行けますよね。

それと同じに考えて、新幹線に乗って300km/hの"勢い"が付いてるのに、ジャンプしても全く前に進まず新幹線の壁に激突するなんて不自然じゃないですか？
むしろ前に300km/hで進んでる状態でその場のジャンプをする方が難しいのでは？

新幹線の中でジャンプすると、あなたから見ると新幹線の床に対してその場でジャンプしているのですが、
地上にいる人から見ると、300km/hで助走をつけてすごい"勢い"で幅跳びしているのと同じように見えるのですよ。
その証拠にジャンプしている最中も目的地に向かって進んでいるでしょう？

noname#130938 · Answer

別の話ではないんですが、例え方が悪かったですかね。

空気の抵抗が大きいので、勘違いしてしまうかもしれませんが、
トロッコでも新幹線でも「車両」と「ヒト」は同じ速度で動いているんです。
ヒトが３００ｋｍ/hで？という所ですかね。
止まっている状態から、３００ｋｍ/hまではヒトも後ろの壁に向かって押されているんです。ゆっくり加速するからわからないですが、急加速すれば、座席に体が持っていかれるでしょう？それです。
加速中は、（トロッコでも新幹線でも）後ろに体がもっていかれて、でも壁（座席）があるから、それに体が押されてヒトも加速します。
で、定速になったら（加速してないときは）、壁（座席）に押されることはありませんよね。そのときは「車両」と「ヒト」は、同じ速度で動いていることになります。
なんで、もし「空気」がなかったら、トロッコの上でジャンプしても新幹線でジャンプしても結果は同じです。
・・・やっぱり、詳しくしようとするとややこしくなりますかね？

noname#130938 · Answer

なるほど。感覚的に信じられないわけですね。

では、あなたが自転車で走ったとしましょう。
自転車だけが動いて、あなたが動いていなかったら・・・大変ですよね。

あなたが自動車で走ったとしましょう。
自動車だけが動いて、あなたが動いていなかったら・・・大変ですよね！

あなたが新幹線に乗っていたら？
どうですか？

物理？

少し興味本位で計算してみたのですが、赤道上で前にジャンプしても前に移動できないで、後ろに吹っ飛ぶという現象になったとします。

赤道上の飛行機は目的地につきませんよね？＞

何度も書き込みをさせてもらいましたが、だんだん奥が深い話になってきましたね。

No３です

地球は１日に一回自転しています。

はじめまして。

300km/hで走っている新幹線に乗っている人間は進行方向に300km/hの"勢い"がついてると思いませんか？

別の話ではないんですが、例え方が悪かったですかね。

なるほど。

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