「電車に ボールを持った人が乗っていて

「電車に ボールを持った人が乗っていて
ボールを上に投げて、なんで壁にぶつからんと
手元に戻ってくるの？」

「慣性の法則やわ」

「慣性の法則ってなに？」

「物体が進行方向に動き続けようとする運動のこと」

「ボールを上に投げたら上に動くやん
電車と触れてるから電車と同じ方向に動くのはわかるけど
触れてへんのになんで電車と同じ方向に進むの？？」

「・・・・・・」



・・・誰か助けて下さい
わかりやすい説明、教えて下さい

No.5 ベストアンサー 回答者： toporo 回答日時： 2010/09/01 19:44

Drider21さん、こんにちは。

まず最初に、モノは動いているのが普通か止まっているのが普通か考えてみてください。

机の上のモノも床の上のボールも止まっているのが普通ですよね。
ただ、それは「今まで止まっていたから止まり続ける」のが普通という事です。
次に動いているものを考えてみてください。
ピッチャーが投げたボールが突然止まったり、地球の公転が突然止まったりしたら変ですよね。
これは「今まで動いていたものは動き続ける」のが普通という事です。
モノは「止まってると止まり続けて動いていると動き続ける」という性質を持っています。

次に、動いてるか止まってるかという事について考えてみます。

電車の中のボールは電車と一緒に動いています。でも電車の中で見ると膝の上で止まってますよね。
机の上のコップは止まっています。でも宇宙から見たら地球と一緒に動いていますよね。
つまり、止まってるか動いてるかは「どこから見るか」で変ってしまうという事です。

物理の法則は、このどこから見るかという事が大切です。
おおざっぱに言ってしまうと、どこから見るかを対象物全てについて同じにしとかないと、物理の法則は成り立たないのです。

今回のご質問は、電車の中のボールですよね。
電車の中から見たら、電車の中は動いていません。ボールも止まっています。
だから、上に投げたボールが上に上がって手元に下りてくるのが法則通りなのです。
次に電車の外から見たら、電車の中は動いています。ボールも動いています。
だから、上に投げたボールが電車と一緒に横に動いて、動いた先で投げた人の手元に下りてくるのが法則通りなのです。

Drider21さんの悩みの原因は、見る場所を混在させてしまっている点にあります。
ボールの動きは電車の中から見た上下運動のみ。
電車の動きは電車の外から見た横への移動。
この、一緒に考えてはいけない二つの視点を一緒に考えたので、電車の壁にボールが当るんじゃないかというような気になってしまうのです。

No.4 回答者： BookerL 回答日時： 2010/09/01 08:46

「ボールを上に投げたら上に動くやん

電車と触れてるから電車と同じ方向に動くのはわかるけど
触れてへんのになんで電車と同じ方向に進むの？？」

「ボールを投げる前は、そのボール人に触れとるやろ。
ほんで、人は電車に触れとるから、間接的にボールは電車に触れとるわけや。
そやから、人もボールも電車と同じ速度で動いとるっちゅうことになる。

　ここで人がボールを投げるとき、真上に投げとるつもりでも、人が電車と一緒に
動きながら投げとるから、ボールには電車の動く向きに投げとるような感じになるんやな。

　電車の外から見たら、電車の動く方向に、斜めに投げとるように見えるわけや。
それを電車の中で見とると、電車に対しては前後には動いているようには見えへんから、
電車の壁に当たったりせんと、手元に戻ってくる、っちゅうことになる。

どや、わかったか。」

No.3 回答者： Mechirun 回答日時： 2010/09/01 05:50

ボールを投げる時に電車の移動力と、上に投げる力の合成力が加わっているから。

No.2 回答者： gtamo2 回答日時： 2010/09/01 04:38

まず、窓が開いていたりトラックの荷台のような場所なら風の影響を受けますが、そうでない密閉した空間という前提で。

電車が動き始めるとき、乗客は加速度を感じて踏ん張ったりつり革につかまったりしますよね。
あの時、乗客は電車により加速させられているのです、もちろん荷物も持っているボールもです。
電車が加速し終わった時、乗客も荷物もボールも同じ速度まで加速されています。
風の影響がない以上、投げ上げたボールが後ろに動くことはありません、空中に浮いている
ボールの速度を変える要素がないからです。

ボールが後ろへ行くと考える方は、だるま落としみたいなイメージでいると思われます。
一番下の胴体だけ叩いてどけるという行為を電車に置き換えると、ボールを投げ上げた瞬間に電車がもの凄い加速をした、ということになりますね。
で、もし加速中や減速中に投げ上げれば、まぁ電車ですから微々たる物ですが、少しだけ落下点はずれますよ。
電車と接触している乗客は電車と同じように速度が変化しますけど、空中に浮いているボールは影響を受けません。
ただし、車内の空気も電車に動かされているため、ボールは空気の影響は受けますがね。

投げ上げたボールが手元に戻ってくる状態をだるま落としに例えると、大きなとんかちで上から下までをいっぺんに叩くのと同じです。
全体が一斉に横へ動きますから、頭と胴体が離れたとしても、頭だけ急に止まることはあり得ませんね。

No.1 回答者： ryou026 回答日時： 2010/09/01 02:58

電車とは言え室内と同じ

屋根のないトラックの荷台で同じ事したらボールは後ろに行ってしまう
けど・・屋根の付いてるトラックの荷台で投げてもボールは手元に戻ってくる

理由は空気抵抗がないから。