初歩的な質問なのですが、ボールを真上に投げた時 なぜボールは上昇しているのに下向きの重力しかかかって

初歩的な質問なのですが、ボールを真上に投げた時 なぜボールは上昇しているのに下向きの重力しかかかってないのですか？
(空気抵抗は無視する)

No.9 回答者： yhr2 回答日時： 2024/10/06 15:20

No.3 です。

「運動の第１法則」を持ち出したのは、質問者さんがひょっとして

「上向きに運動しているのだから、上向きの力が働いているはずだ」

と考えのではないか、と思ったからです。

「そうではない」ということを理解できましたか？

最初に「上向き」に運動を始めさせるには「上向き」の力が必要ですが（それが「投げ上げる力」）、一度運動を始めたら力を加えなくともその運動を維持・継続する、というのが「運動の第１法則」です。
「第１法則」というように、それが出発点です。

No.8 回答者： MDX55 回答日時： 2024/10/06 03:12

ボールにロケットエンジンでもついていたら、ずっとボールに力がはたらき続けることでしょう。

しかしそうではありません。ボールには何もそういった装置はついていませので、何も力を加え続けることはありません。

確かに人がボールを真上に投げ上げた瞬間にはその人が上向きの力を加えました。

しかしそのあと空中に存在しているときは、真上に飛んでいても、何かが上昇させようという力を加え続けているわけではありません。

なので空気抵抗は無視できるなら重力しか働いていないことになります。たぶん地球上でのことを想定していますので重力の向きは下向きになるでしょう。

No.7 回答者： 河内のおやじ 回答日時： 2024/10/05 17:35

回答だけ言うと、下向き以外の重力は、無視出来るレベルだからです。

No.6 回答者： finalbento 回答日時： 2024/10/05 15:11

運動の第一法則を用いた回答があったので、今度は第二法則すなわち運動方程式で説明してみます。

質問者様が高校生なら(orそれ以上の年代なら)御存知かもしれませんが、質量mの物体に力Fを加えた時の加速度をaとすると

F=ma

と言う関係が成り立つと言うのが運動の第二法則で、この式を運動方程式と言います。ここでFとaは向きも考えたもの、すなわちベクトルとします。

ここで重要なのはFとaは同じ向きだと言う事です。つまり真上に投げたボールに上向きの力が働いているとすると、ボールにも上向きの加速度がかかるのでボールは上向きにどんどん加速されて行く事になります。実際は加速されるどころかどんどん減速されるわけですから、投げ上げたボールには下向きの力すなわち重力しかかかっていないわけです。

No.5 回答者： heidfeld 回答日時： 2024/10/05 15:05

ボールを上に投げた時、

ボールが上に上昇中の時点では、ボールは上向きの速度をもって上向きに移動していますが、
その速度は時間の経過とともに減速しており、
ボールの上昇速度が0になった後は今度は下向きにボールが移動し始め、下向きの速度が時間経過とともに増加していきます。

これは例えば、走行中の車がブレーキを踏んで減速中にも関わらず、車はまだ前進しているというのと似ているかと思われます。車の乗員からすれば、減速中にはシートによって後ろ向きに引っ張られる感覚が得られます。

物体が移動するということは、そこには時間と距離が常に関わってきます。速度が時間とともに変化することを加速度とも言います。

移動中の物体の、ある瞬間での速さを時間で微分するとその物体の単位時間あたりの速度変化(傾き)、つまり加速度が得られます。

逆に、その移動物体の各瞬間ごとの速度をある一定時間内で全て合計(積分)すれば、その物体がその一定時間内で移動した距離が得られます。

No.4 回答者： yoshimasa2000 回答日時： 2024/10/05 14:44

ゴムひもの付いたボールを投げるような状態を想像してください。

ボールはゴムひもで繋がっているから、投げても戻ってきます。

ボールが飛んでいる最中も、ゴムは引っ張り続けています。

ゴムが引っ張る力より投げたチカラが強いからです。

ゴムと反対方向にボールが飛んでいても、ボールを引っ張るのはゴムひもだけです。

上に投げたときは、重力という名のゴムひもで繋がっているようなものなのです。

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2024/10/05 14:31

No.2 です。

「力学」をお勉強中なら、「運動の第1法則」というものを確認してみてください。「慣性の法則」とも呼びます。

「物体に外部から力がはたらかないとき、または、はたらいていてもその合力が 0 であるとき、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動（等速直線運動）を続ける」

というものです。
重力にない宇宙空間でボールを投げれば、このように「等速直線運動」をします。
地球上では、「重力」があるので、その「重力」によって運動が変化します。それが「投げ上げ運動」です。

↓
https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/unndou/k …
https://w3e.kanazawa-it.ac.jp/math/physics/high- …

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2024/10/05 14:24

上に昇っているのは「投げ上げ」たときの「上向きの惰性」が残っているから。

自転車が、こがなくてもしばらく「惰性」で走り続けるのと同じです。

その「惰性」が「重力」でだんだん減って行くので、次第に減速して、やがて「頂点」に達して、そこから「落下」し始めます。

No.1 回答者： ピクセル7 回答日時： 2024/10/05 14:18

意味不明。

重力は下向きにしか掛かりませんよ。
上昇してるのは上へ投げたから。（推進力）