等速直線運動

Question

等速直線運動

現実社会で等速直線運動はできないって言うじゃないですか。
でも、そんなことないですよね？

等速直線運動は外力がゼロで成り立ちますから、
ある物体に対して外力のベクトル和がゼロになるように
例えば坂をつくれば、等速直線運動をしますよね？

これって間違っていますか？

cozycube1 · Accepted Answer

>現実社会で等速直線運動はできないって言うじゃないですか。

　どこまで厳密に考えるかですよ。たとえばエアーホッケーで遊んでいるとしますね。浮いているから充分摩擦は小さい。距離も短いし、速度だって言うほどじゃないから空気抵抗も気にするほどでない。つまり外力は無視できるとしてよいわけです。対戦していて相手のシュートに対して防御するとき、軌道や到達時刻を予想するには、打ち出されてから等速直線運動だと考えてよいわけです。このとき「いや摩擦はあるんだ」「コリオリの力はあるんだ」「遠心力はあるんだ」と言い出す輩がいたら、当然バカではないかと疑われます。
　一方、加速器の実験なんどで粒子を衝突させるとき、超高度の真空ですから空気抵抗（というより散乱かな）はいいとして、磁気や自転の影響は考慮するかもしれません。
　つまり、等速直線運動ができるとかできないとか、それは要求されていることを考慮してケースバイケースで決めるものだということです。

ziziwa1130 · Answer

No.4です。
それでは、そのように設定した斜面の材質のムラによる摩擦力の変化に加える力を対応させることができますか？表面の凹凸によって、重力も刻々と変化しますが、加える力をそれに対応できますか？全体で見て平均すれば等速運動の運動方程式が成り立つということであって、等速運動ではありませんよ。例え車でオートクルーズを使用しても、等速走行はしません。変動があります。

Takuya0615 · Answer

＞玉が受けている外力は垂直抗力と、重力、それに動摩擦力ですね？
まだ他に遠心力、空気抵抗があります。

球体が受ける動摩擦力は限りなく小さいものなので、動摩擦力と物体の推進力とのベクトル和がゼロになるには限りなく水平に近い坂を作らなければなりません。
しかもその坂の傾斜が寸文の狂いもなく一定でなければなりません。重力による湾曲は無視できませんからね。

遠心力は地球が自転しているので存在するのは知ってますよね？
地球が持つ引力と遠心力が打ち消してｇ（重力）となります。
しかし、緯度によって遠心力が異なるので一定のｇを得るには同緯度で実験しなければならない。

空気抵抗は実験者が動けば均一になりません。隙間風があっても同じことです。

これらのことを踏まえて実験しなければなりませんよ。
そして「≒」の結果ではなく「＝」にしなければならないと考えると現実問題不可能ですね。

大人気ない回答ですがご了承願います。

Takuya0615 · Answer

質問の答えになってませんでしたね。

＞等速直線運動は外力がゼロで成り立ちますから、ある物体に対して外力のベクトル和がゼロになるように例えば坂をつくれば、等速直線運動をしますよね？
その場合は外力ベクトルの和はゼロにはなり得ません。
客観的に見た感じでは等速直線運動まがいのことはしていますが、厳密にというと不可能ですね。

ziziwa1130 · Answer

No.1です。
速さの変動が無視できる程度だから、近似的に等速運動になりますが、厳密には等速ではありません。
等加速度運動に関しても、例えば自由落下の場合、空気は上空の方が薄いから、空気抵抗は上空の方が少ないんです。従って、実際には落下につれて空気抵抗が大きくなる半面、万有引力の法則により、重力は大きくなります。その空気抵抗の大きくなる度合いと重力の大きくなる度合いが完全に一致していれば等加速度運動ですが、実際には加速度がやや小さくなるか、やや大きくなるかのいずれかですから、厳密には等加速度運動とは言えません、ただし、その変化量が無視できるほど微小ですから、近似的に等加速度運動と言っても差支えないということです。気体の状態方程式でも、誤差が無視できるほど微小ですから、実在しない理想気体で計算するんです。

Takuya0615 · Answer

自動車で直線を時速５０ｋｍを１０秒保って走っただけでも等速直線運動ですね。
エレベーターでＭＡＸのスピードが出ればその後止まるための減速し始める直前までは等速直線運動ですし・・・。

＞現実社会で等速直線運動はできないって言うじゃないですか。
恐らく一瞬加えた外力だけで等速直線運動ができるか否かだと思います。

BookerL · Answer

間違っていませんよ。

坂を作ってもいいですが、水平面でも、動摩擦力と同じ力で引いてやれば等速直線運動になります。

＞現実社会で等速直線運動はできないって言うじゃないですか。

これは、外力を加えなければ、摩擦や空気抵抗があるので、物体に加わる力が ０ にならない、ということをいっているのでしょう。それらの力を打ち消すような力を加えて、合力が ０ になるようにしてやれば、等速直線運動になりますね。

※この文脈では「現実社会」より「現実世界」の方が適当かと。

ziziwa1130 · Answer

その坂の材質が何であれ、表面が完全に平らな物はありませんから、直線運動にはなりません。
分子レベルや原子レベルで見れば必ず凹凸があります。

等速直線運動

>現実社会で等速直線運動はできないって言うじゃないですか。

No.4です。

＞玉が受けている外力は垂直抗力と、重力、それに動摩擦力ですね？

質問の答えになってませんでしたね。

No.1です。

自動車で直線を時速５０ｋｍを１０秒保って走っただけでも等速直線運動ですね。

間違っていませんよ。

その坂の材質が何であれ、表面が完全に平らな物はありませんから、直線運動にはなりません。

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　間違っていませんよ。