等速直線運動する飛行機の真ん中から、条件が全く同じボールを、前と後ろに同時に同じ速度で投げたとすると

等速直線運動する飛行機の真ん中から、条件が全く同じボールを、前と後ろに同時に同じ速度で投げたとすると。投げた観測者Aは飛行機の前後の壁にぶつかって聞こえる音は同時に聞こえるのでしょうか❓️ボールが光りなら同時に検知すると思うのですが。ならばボールは❓️地上にいる観測者Bにとってボールはどう見えますか❓️同時にボールの音は聞こえますか❓️光りの場合は後ろ側が先に検知されるという事らしいのですが❓️

質問者からの補足コメント

• すみません、飛行機でなくてもいいんです。列車でもかまいません。同時性の崩れについて知りたいのですが。どの慣性系の観測者から見ても光りの速度は変わらない光速度一定の原理による同時性の崩れを知りたいのです。列車の中、列車の外で止まって見てる観測者。光りの場合はボールの場合はどう見えるのか❓️仮に光りに近い速度で走れる列車だとして下さい❓️

    補足日時：2023/06/06 12:51

• たびたびすみません‼️止まって地上から見ている観測者Bにとって、乗り物の真ん中から発射される光源の光は、後ろの検知器からの方が早く検知できるというのは、乗り物が動いているからC(光りの速度)+v(乗り物の速度)という事でしょうか❓️

    補足日時：2023/06/06 13:50

No.2 ベストアンサー 回答者： angkor_h 回答日時： 2023/06/06 12:58

飛行機内でのお話しですね。

等速直線運動しているならば、
飛行機内にいる人にとっては、その環境は静止状態と同じです。
例えば、地球は自転しているので、
東京の地表は375m/秒で移動しているのです。
それを、地上の観測者Bを静止系とできるのは、
短時間で見れば、地表の移動を等速直線運動と見ることができるからです。

> 地上にいる観測者Bにとって…同時にボールの音は聞こえますか
飛行機の長さ分だけ距離が違うので、その分差が出ます。
つまり、音は同時に発生しても、Ｂと発生場所の距離が違う、
という差です。

> 光りの場合は後ろ側が先に検知されるという事らしいのですが
これは、特殊相対論の基本原理である、次の理由によります。
「真空中の光速は、どの慣性系から見ても同じ」

この回答へのお礼

有り難うございます。ボールの速度をv、乗り物の速度をV、光の速度をcとするなら。観測者Aは等速直線運動なのでボールのvを見る時乗り物の速度Vは無視できるので、ボールはvの速度で前後同時にぶつかり。観測者Bにとってみると乗り物もVで動いているので、後ろに向かうボールはV－v、前に向かうボールはV+vになるが。これが光の場合、光速度一定の原理によりV－c、V+cにはならないで観測者Aと同じように観測者Bも速度cで光を見て、ローレンツ収縮によって同時性が失われ検知するタイミングが前後でズレ、結果観測者Aと観測者Bの同時性が光においては失われるという事ですね。
とても面白いです。そして不思議ですね‼️とても勉強になりました。

お礼日時：2023/06/14 02:04

No.3 回答者： GOMΛFU 回答日時： 2023/06/06 20:25

CAに怒られる

No.1 回答者： すんすんにゃ 回答日時： 2023/06/06 12:21

なんで運動の例に飛行機を挙げているのでしょうか。

題意的には、水平方向運動についての問だと思いますが、あえてY軸運動も作用する飛行機を例に出す意図がなにかあるなら、とても複雑な話になってしまいます…。

また、当たり前ですが、運動する物体には慣性が働きます。
基本的に移動する機体の中心から、進行方向・進行方向反対方向に同じ速度でボールを投げることは不可能です。

それらのことをふまえた上で、それでも、
水平方向運動のみを考える、飛行機内中心位置から、どうにかこうにかして仮に進行方向と逆方向にそれぞれボールを同じ速度になるように投げたとしたら、ボールが壁にぶつかるタイミングは同時になります。
しかし、ここでも音の伝わり方でも慣性が発生します。

なので、厳密には、ボールが壁にぶつかった音が同時に聞こえてくることはありません。
ちなみに光においても同じです。
光も慣性が働きます。
実感することはできませんが。

地上にいる人にはどう映るかということですが、(やはり非現実的な話であることは言うまでもありませんが)地上にいようが、どこにいようが物体や光には慣性が働きますので、厳密なことを言えば、見え方や音の伝わり方は同時にはなりません。

しかし、運動をしている場所(飛行機内距離)と地上までの距離には大きな差がありますから、地上から見ている人にとって、ボールの変位差なんてものは非常に小さく、無視できる程度のものということになります。
なので、体感は「同時」ということになります。

キーワードは「慣性」です。
ドップラー効果についても併せて勉強してみると、より答えがイメージできると思います。