どこでもドアにボールを落とすと？

ふと思ったので質問させていただきます。


①どこでもドアを地面に寝かせます。

②ドアの先を寝かせたドアの真上に設定します。

③硬式野球ボールをどこでもドアに初速度ゼロで落とします。

すると寝かせたどこでもドアに入ったボールが真上から落ちてきて、再び寝かせたドアに入ることになりますよね。

この場合ボールの速度はどうなるのでしょうか？

また、真空状態でこれを行った場合のボールの速度がどうなるのかも教えていただきたいです。


理論上加速し続けるため、光速に限りなく近づくのでは？
と私は予想立てておりますが、何分物理知識が乏しいので………。

(もちろん、どこでもドアなんて現実にはありませんのでちょっとした思考実験のような感じで考えていただけると幸いです。)

No.10 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2018/08/24 22:06

行き先が告げられていないので寝させたドア下の地面に直撃するでしょう。

No.9 回答者： tknakamuri 回答日時： 2018/08/23 22:10

さて、エネルギーはどこから・・・？

何処でもドアって無限のエネルギー源?
いやきっと何か補填してやらないと消えてしまうに違いない(^-^;(^-^;

No.8 回答者： fxq11011 回答日時： 2018/08/23 11:21

＞初速度ゼロで落とします

矛盾してます初速ゼロでは落ちません。
敢えて言えばドアに突っ込んで放す。
話した瞬間から地球の重力加速でで加速、その因果関係も引き継ぐとすれば、初速ゼロの」条件は不要。
初速ゼロ、引き継ぐのは物質だけ。因果関係は断絶、とすればドアを通過した時点で改めてゼロから加速。
でもそうなると、人間の生命活動も引き継がれない？。漫画にもなりませんね。
都合の良いことだけが実現できると仮定、空想、白昼夢、漫画だから可能・・・というだけ。

No.7 回答者： puyo3155 回答日時： 2018/08/22 21:54

単に一定の力でずっと加速したと同じこと。

・空気抵抗があれば、一定の速度に落ち着く。（雨が一定の速度になるように）
・なければ、光速に近づくまで加速するが、相対性理論により光速にはならない。

No.6 回答者： Arima01 回答日時： 2018/08/22 16:37

エネルギーの観点から見てみると、

最初、位置エネルギーを運動エネルギーに変換して、速度を得ます。
それがドアを通り抜けると、速度はそのまま、位置エネルギーを得ます。（エネルギーは保存されていない）

これらを繰り返すと、無限にエネルギーを得て、
空気中なら終端速度に達し、真空中なら光速に達するのではないでしょうか？

No.5 回答者： konjii 回答日時： 2018/08/22 09:25

１．空気中　ｖ＝ｇｔ－ｂｖ（ｂ＜１）である速度で空気との摩擦熱で流れ星のように燃え尽きる。

２．真空中　ｖ＝ｇｔ（ｖ＜Ｃ光速）

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2018/08/22 09:21

落下速度に比例する空気抵抗が働くので、「重力」と「加速することによる空気の抵抗力の増大」がつり合って「終端速度」という一定速度に落ち着きます。

スカイダイビングでは、飛び出して数秒後にはこの「終端速度」になって、あとは「一定速度」で降下します。

↓　終端速度
http://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/houteisik …


それ以上に怖いのは、こんなことに使われなかな・・・。
↓　星新一のショートショート「おーい、でてこ～い！」

No.3 回答者： doc_somday 回答日時： 2018/08/22 09:14

これは面倒な問題で、現在ＳＦ小説執筆中なのですがそこに同じ問題が出て来て数学的に解くのが面倒でうんざりしています。

問題は出口と入り口の間の空間に働く重力加速度です。
ですからこれを何の加速度も働かない空間で行なうと、ボールは全く動きません。あるいは投げ込んでやったら永遠に等速運動を続けます。重力加速度でも他の作用でも加速度を生じさせる場合、ボールは次第に速くなりますが、もし空気があったりすると衝撃波を生じはじめる前に空気の粘性で一定速度になってしまいます、雨粒が落ちて来る場合と同じです。
空気が無い場合上限無く加速されますが重力加速度では一年で光速の90％だということが知られています。あとはトロトロと永遠に光速へ近付きます。

No.2 回答者： PeachMan 回答日時： 2018/08/22 06:49

どこでもドアを寝かせてあるのは現実の世界。

ドアの向こうも現実の世界。

飛び込んだボールは頭の上から落ちてきてどこでもドアに再び吸い込まれ、それが循環するたびにどんどん加速するところまではいいでしょう。
宇宙服を着て巨大バルーンに乗って成層圏からスカイダイブした超人が居ましたが、そのときに記録した落下速度は1342km/h。
高度40キロの高さからでも空気抵抗を受けてそれほど速度はあがりません。
速度があがりすぎると分子との摩擦熱で流星のように燃え尽きてしまいます。
岩石が沸騰し気化するほどの高温なので、野球ボールなどは想像に難くないでしょう。

さて、真空状態云々は空気抵抗の元である大気が存在しない月面での実験ということにすればいいと思います。
月の重力は地球の1/6ほどですから加速度は鈍いかもしれませんがそれでも“落下”はしますから、永久ループで光速に限りなく近づくはずです。

No.1 回答者： zongai 回答日時： 2018/08/22 05:41

地面に到達しない自由落下になるので、

無限に重力に引かれ続け、地球上なら空気抵抗があるので限界速度に達するまで加速し続ける。
真空中であれば、空気抵抗が無いので加速し続ける。（が、光速を超えられないとかいう難しい話も絡んでくる）