ニュートンの第一法則と運動方程式について

等速直線運動は本当はないのではないかと言う仮説を立てます。なぜなら運動方程式F＝maより始めから加速している物体などなどなく、速さを持った物体は自らFを加え加速度を持つに至ったか、外力によりFが加わったからです。宇宙にあたる小隕石も、等速直線運動ではなく、等加速度直線運動をしているのではないでしょうか？しかしながら、ニュートンの第一法則は等速直線運動を続けている物体は、そのまま等速直線運動を続けるといいます。私が間違っていると思いますが、この仮説がおかしいことを証明してください。

No.5 ベストアンサー 回答者： ssawatake 回答日時： 2024/12/05 12:04

等速直線運動は狭い範囲での近似解です。

が、質問の前提が少し変ですが・・・・。

先ず、速度。
宇宙全体に当てはまる様な絶対的な速度は有りません。
速度は「何に対して」を言わないと成立たない概念です。
地球に対してとか、地面に対してとか、銀河の中心に対してなど。
座標軸をどこにとるかによって決まる概念です。

「光はＣだから絶対だ」と言うのも違います。
光は、今光が通過してる場所の無重力系に対して一定値Cになります。

地球から、アンドロメダ銀河を通過してる光を観測してもCにはなりません。
地球の座標をアンドロメダ銀河にまで延長しても、それは地球から見たみかけの速度です。

次ぎにf=ma。
慣性の法則a=f/mから来ています。
等加速度運動を維持する為には、fを加え続ける必要があります。
fが作用しなくなった瞬間にa=0となり、以降等速度です。

例えば、空間にある宇宙船からパチンコで物体を打ち出した場合、パチンコに弾かれる時間内にはfを受けて加速します。
が、パチンコのゴムから離れた瞬間に物体には力が作用しなくなるので、その時点でa=0、つまり、宇宙船から見て等速度運動になります。

宇宙空間はいたるところ重力に満ちてるので、実際には等速直線運動してる物体は先ず有りません。
が、基準とった座標系で、常に同じ力が加わり続ける事も無いので、等加速度運動にもなりません。

あくまで近似すると等速直線運動になる、と言う事です。

質問への回答は、厳密には等速直線運動してる物体は先ず無い、です。

が、同じ時刻に同じ力を同じ時間受けた物体が、全く平行に移動したら、お互いは等速度運動（静止）です。

No.4 回答者： satoumasaru 回答日時： 2024/12/05 10:49

＞等速直線運動は本当はないのではないかと言う仮説を立てます。

等速直線運動はあくまで理想的なモデルを考えただけです。実際の物体にはあらゆる方向から力をうけていますから。ただ物理学の法則ってある意味「単純で理想的」な状態を考える必要があるのですよ。

アインシュタインの一般相対論だって境界条件をきめなければ解がでてきません。一般相対論に基づく宇宙も「一様」「等方」という条件を前提としないと解がでてこないのですよ。

No.3 回答者： amerikaumare 回答日時： 2024/12/04 22:16

>宇宙にあたる小隕石も、等速直線運動ではなく、等加速度直線運動をしている

それは違う。宇宙空間ではあらゆる方向からいろいろな強さの引力で引っ張られるので、「等」加速度運動ではない。　引っ張られてその物体に近づけば引力が強くなるのでどんどん加速する。

現実社会においては
＞等速直線運動は本当はない
ですね。　あらゆる報告から種々の引力がありますので。
問題が現実社会ではなく、話を単純にするために 等速直線運動 を取り入れているにすぎません。

No.2 回答者： e12mv2 回答日時： 2024/12/03 20:45

科学とは事実そのものを追究する学問でなく、あるモデルを立てその世界内である因果関係が成り立つことを立証する学問である。

その因果関係が当初のモデルを超え異なるモデルでも成立し、さらに現実世界の様々な現象を矛盾なく合理的に説明できるなら、その因果関係は優秀であり物理法則として認められる。

ニュートン力学も電磁気学も相対性理論も量子力学も熱力学・統計力学もそのようにして認められた理論であり、それを否定したいならそれらの理論を超える合理性、正確性、予言性、一般性を備えた理論を提案しなければならない。

質問者は勘違いしている。
運動方程式はもともとa=F/mという形で提唱されたのであり、「加えた力に物質の運動状態の変化のしにくさ（慣性質量）を考慮して割り出すのが物体の運動状態の変化（加速度）である」ということを言っているのである。
力を加えないなら加速度も生じず、それは物体の運動の状態が変化しないということであり、すなわち等速直線運動ということである。

これは経験則でありその正しさを証明することはできないが、大事なのは証明ではなく「世の現象を説明できる」ということである。
前述のように、物理法則はすべてこのコンセプトで構築されている。

No.1 回答者： endlessriver 回答日時： 2024/12/03 17:58

>運動方程式F＝maより始めから加速している物体などなどなく、速さを持った物体は自らFを加え加速度を持つに至ったか、外力によりFが加わったからです。

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●何言ってるかわかりませんが、これがなぜ、「等速直線運動は本当はない」という結論になるのか?