引越しでおトクなインターネット回線は?>>

私は物理に関して、とても疎いものです。
ガリレオの相対性理論で、「船のマストの上からものを落とした場合、舟が動いているのに、そのまま甲板の真下に落ちる」ということを聞きました。
考えると、とても不思議です。
舟が前に動いているときは、真下より後ろに落ちないで、なぜ真下に落ちるのでしょうか?
とても幼稚な質問で申し訳ございませんが、易しい言葉でお教えいただけましたら助かります。
よろしくお願いいたします。

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A 回答 (8件)

やっぱりガリレオの相対性原理とアインシュタインの相対性理論をごっちゃにする回答者が出てきましたね(笑)。



質問者様の間違いではないのでご安心を。
http://selfyoji.blog28.fc2.com/blog-entry-1451.h …
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
セルフ塾のブログを読ませていただきました。
とても分かりやすかったです。
本当に助かりました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 18:44

>「船のマストの上からものを落とした場合、舟が動いているのに、そのまま甲板の真下に落ちる」


よし実験だ、そういって船の高いところに行き、かぶっていた帽子をひらり・・後ろに飛んでいきました。

>重いものも軽いものも落ちる速さは同じだ
大きい玉と小さい玉を、同じ坂道を同時に転がしました。小さい玉はあっという間に下に転がりましたが、大きい玉はゆっくり転がっていきました・・

>慣性の法則
電車の中を飛ぶハエは、電車が動き出しても電車内の同じところを飛び続ける。


物理学を信じるなw


おまけ
Q「1から10の数の内、2で割り切れるのいくつ?」
A「全部」

数学は偉大だ
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。

お礼日時:2013/05/23 21:20

ガリレオとアインシュタインを混同する方や、ましてや相対性原理と慣性の法則を混同する方がいらっしゃるようで…



ガリレオの相対性原理は「相対的に同じ速度で運動しているものの中(あるいは上)では,全く同じ力学法則が成り立つ」というものです。アインシュタインはそれを「力学法則だけでなく,光や電気・磁気など, あらゆる物理法則が全く同じになる」と拡張した。

質問者様の例をガリレオの相対性原理で正しく説明すると、船が一定の速度で運動しているなら(と、質問文には明記されていませんが。書き落しですか?)静止している時と同じ力学法則に則った運動が船上では起きるので、マストの上から物を落としたら、”船が静止している時と同じ様に”真下に落ちます。
ココで重要なのは、例えば強風が吹いていて物が流される場合、船が停まっていても一様に動いていても、(動いてる間に風が変わらないなら)同じ様に流された位置に落ちる、ということです。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
「相対的に同じ速度で運動しているものの中(あるいは上)では,全く同じ力学法則が成り立つ」
私には少し難しけど、何度か読んでいるうちに少しわかったような気がします。
いろいろ仰せいただき、ありがとうございました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 21:16

落とした物は


直前まで、その船と同じ速度で進行しているから
手を離した後もその運動を維持します。
なので、真下に落下します。
ちなみにこれは、船に対して風が吹いておらず
船も等速直線運動をしている場合です。

実際は、マストがある船だとすると帆船と考えられるので、
船が前方に進んでいるという事は、
後方から風が吹いていると考えられます。
そうすると、落とした物の形状によっては、
風に吹かれて前方に落ちるのが普通でしょう。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
落としたものは、手を放した後も、食前まで船と同じ速度で進行しているので、同じ速度進行するという運動を続けるのですね。
いろいろお教えいただきまして、ありがとうございます。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 21:08

『慣性の法則』ってやつです。


納得してもらえるかどうか分からないけど、とりあえず説明しています。


船が北に向かって移動しているとします。
船のマストの上にいる人も北へ移動しています。
その人の持っている持ち物も北へ移動しています。

この「北への移動」が手を離した瞬間に消滅するっていうのはちょっと変じゃないですか。


今度は船が突然止まったときのことを考えてみます。
こっちは直観的に分かりますよね。列車が急停車したら、前に倒れそうになるのと同じです。
北に移動する船が止まっても、マストの上にいる人が続けている「北向きの移動」は直ぐには無くならない訳です。
納得しました?


質問にあるような疑問が生じるのは分かります。力学の法則って一見して直観に反して見えちゃうことが多いです。
 
例えば、北向きに移動する自動車の窓からタバコをポイ捨てする人を考えてみてください。

タバコは車と一緒に北向きに移動していますから、『慣性の法則』に従うとタバコの「北向きの移動」は無くなりません。
従って、ポイ捨てされたタバコは車が北へ真っ直ぐ進む限りいつまでも、ポイ捨てした犯人を追いかけ続けることになります。

実際は、こんなこと起こりませんよね。空気抵抗で一気に減速して、ついでに重力によって下に落ちていきます。
なので、タバコはすぐに視界から消失します。


ぼくは、力学の法則や問題を見て「直観的にこれは納得できん」と思ったときは、“真空・無重力・摩擦無し”を想像してみることにしてました。
そうすると、納得できなかった理由は、空気抵抗や摩擦のせいだったって気づくんです。

ただこれは、単にぼくが納得できたってだけなので、合わなかったら別の納得する条件を探してみてください。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
具体的な例で「慣性の法則」が少しわかったような気がします。
煙草をポイ捨てすると、捨てた犯人を追いかけ続けるんですね。
確かに実際に風の空気抵抗で、このようなことは起こらないことはわかりました。
いろいろお教えいただき、ありがとうございました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 21:02

アインシュタインによって確立された物理学の基礎理論で、ガリレオ(ガリレイ)もその理論を発表しています。


早い話が、ジェット旅客機の中でテイッシュペーパーを落としても足元に落ちます。
同じ速度で移動している物体は、その速度に合わせて移動するからです。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
飛行機に乗ったとき、落としとものが膝に落ちました。
同じ速度で移動しているものは、同じ速度で移動するのですね。
お教えいただきまして助かりました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 20:45

ガリレオの相対性理論は、たとえば、


地面に対して秒速20mで走っている電車は、秒速5mでジョギングする人から見えれば、秒速15mで走っているように見える。 のような、単純な運動関係を示した理論です。

これだけでは、たいして理論らしくないのですが、たとえばニュートンの慣性の法則と組み合わせると、
等速直線で動いている電車の中で起きるできごと(たとえば物体の落下運動)を電車に乗っている人が見ると、静止した部屋の中で中の人が見るできごとと同じになる。という法則ができます。

船のマストの話も、この電車とおなじで、船をすっぽり箱でおおったと考えればよいです。

慣性の法則を使った説明は、たぶん別の人がしてくれると思いますから、省略します。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
舟を箱で囲ったことを想像すると、電車と同じだとイメージしやすかったです。
いろいろお教えいただきまして助かりました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 18:42

まず、相対性理論はガリレオではありません。


それはアインシュタインです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/アルベルト・アインシュタイン

質問にあるのは「慣性の法則」です。
ざっくりと言うと、外部から力を加えない限り、止まっているものは止まったままで、動いているものは動き続けると言うものです。
地球上では空気抵抗や摩擦抵抗などで動き続ける事は出来ませんが。

考えると不思議かも知れませんが、毎日体験していることです。
電車内で飛び上がっても同じ場所に着地するあれです。
もっと大きく言えば地球は自転、公転していますから止まっている訳ではありませんが、やはり垂直にジャンプしても同じ場所に着地しますよね。
これは電車にしろ地球にしろジャンプする人が同じ速度で動いているからです。

で、質問の場合も落とす前のものは船と同じ速度で動いているのです。
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この回答へのお礼

ご回答、ありがとうございます。
確かに電車の中で飛び上がったことはありませんが、ものを落とすと足元に落ちます。
不思議ですけど、毎日体験していることなんですね。
落としたものが、電車と同じスピードで動いているのですね。
いろいろお教えいただきありがとうございました。
心から感謝いたします。

お礼日時:2013/05/23 18:36

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Q古典力学と量子力学

古典力学と量子力学との違いって何なんですか?
物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

Aベストアンサー

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の発想は、目に見える光の強度を考えた
ときに出てきたんです。鉄を溶かす溶鉱炉から出て
くる光で、溶けている鉄の温度を予想しようとしたときに
古典力学の考え(光は電磁波という連続した波であるという
マックスウェル方程式の考え方)では計算できない事が分かった
ため、プランクという人が、計算式を検討したところ、光のエネルギー
が不連続、つまり量子化されていることに気づいたんです。
これは現在、「黒体輻射の問題」と言われていますが。

>物質によって古典力学と量子力学を使い分けて計算するのですか?

 扱うエネルギー、或いは問題になるエネルギーの大きさで使い分けられて
いると思います。光子1つ分のエネルギーとか、非常に小さな
エネルギーが問題になるときは、量子力学を使うと
いう考え方でいいと思いますが、先の「黒体輻射の問題」の
ように、現象事態は目に見える大きな世界の話の場合もある
わけです。

>古典力学と量子力学との違いって何なんですか?

古典力学は、原子とか電子とかいう粒子論が認められる前に
出来上がった学問で、物質内部のミクロな構造のことが考慮されて
いないんです。

 だから大雑把に言うと、電子の運動とかミクロの世界を
計算するときには量子力学を使うのですが、そのミクロの
世界の物理的効果が、目に見えるマクロの世界に出てくる
ことがあって、そういうときは目に見えるでかい(マクロ)の世界
の現象も、量子力学の考え方で計算するんです。

 実際、量子力学の...続きを読む

Q偏微分の記号∂の読み方について教えてください。

偏微分の記号∂(partial derivative symbol)にはいろいろな読み方があるようです。
(英語)
curly d, rounded d, curved d, partial, der
正統には∂u/∂x で「partial derivative of u with respect to x」なのかもしれません。
(日本語)
ラウンドディー、ラウンドデルタ、ラウンド、デル、パーシャル、ルンド
MS-IMEはデルで変換します。JIS文字コードでの名前は「デル、ラウンドディー」です。

そこで、次のようなことを教えてください。
(1)分野ごと(数学、物理学、経済学、工学など)の読み方の違い
(2)上記のうち、こんな読み方をするとバカにされる、あるいはキザと思われる読み方
(3)初心者に教えるときのお勧めの読み方
(4)他の読み方、あるいはニックネーム

Aベストアンサー

こんちには。電気・電子工学系です。

(1)
工学系の私は,式の中では「デル」,単独では「ラウンドデルタ」と呼んでいます。あとは地道に「偏微分記号」ですか(^^;
その他「ラウンドディー」「パーシャル」までは聞いたことがあります。この辺りは物理・数学系っぽいですね。
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(3)
初心者へのお勧めとは,なかなかに難問ですが,ひと通り教えておいて,式の中では「デル」を読むのが無難かと思います。

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(2)
専門家に向かって「デル」はちょっと危険な香りがします。
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*すいません。質問の順番入れ替えました。オチなんで。

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Q極座標と直交座標の変換について

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Q『E=mc2』 って何の公式????

かなりマニアックな質問なんですが、E=mc2は何の式か分かりません。
宇宙論と言う授業の中に出てきた式です。
文系の私にはちんぷんかんぷんでございます。
これが分からないと授業にもついていけず、最終的に4単位落としそうな勢いなんです。

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つまり、このE=MC2の意味は、物質が持つ質量は、エネルギーに変換出切るって事なんですよ。

式の意味は、物質が持つエネルギーは、物質の質量に「光の速度の2乗」を掛けたものに等しいと言う事です。

例えば、今ここに1円玉(質量は1g)が1枚あるとして、この1円玉の質量1gすべてをエネルギーに変換できるとすると、1g×(30万キロ/S)×(30万キロ/S)のエネルギーにもなるんです。(実際は、単位を揃えるので1gは0.001kgになります)

と言ってもピンとこないですよね!

この1gのエネルギーと言うのが、あの広島に落とされた原爆のエネルギーなんです。

広島に落とされた原爆には、1Kgのウラン235と言う放射性物質が搭載されていましたが、その内の僅か1gが減り、減った質量がエネルギーとして変換されたのです。

つまり、残りの999gは、エネルギーとしては使われなかったのです。

たった1gの質量に、あれだけのエネルギーがあるなんて。凄いことですよね。

アインシュタインが発見した有名な公式です。

Q光速度が不変なのには理由があるのでしょうか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)されて遅くなる気がするのですが。
3.どうして遅くならないの?
 光速に限界があるのは、光子に質量があるためと理解しています。
 しかし、遅くすることは可能なのではないでしょうか?
 光子の質量を重くしたり、エネルギーを奪うようなことはできないのでしょうか。
 波動の性質を変えたりできませんか?
4.電磁波の進む速度は?
 光は電磁波の一種、可視光線だそうです。
 他の電磁波、X線、紫外線、マイクロ波、ラジオの速度はどれくらいですか?
 光より遅いとすると、どうして遅いのでしょうか?
5.時間が進むのは一定であるという前提で相対性理論はできませんか?
 相対性理論は、光速度が不変であると仮定して成り立っています。
 だから時間の進み方が早かったり、遅かったりします。
 逆に時間が進むのが不変であるという仮定して、新相対性理論はできませんか?

光速に関する素朴な質問です。

1.なぜ光速度は不変なの?
 光の速度はいかなる理由によって不変と決まっているのでしょう。
 方程式を解くように論理的に説明ができるのでしょうか?
 それとも実験結果を受け入れているだけですか。
2.本当に光速度は不変なの?
 空気、真空、水の中でも進む速度は同じですか?
 光が水に入ると屈折しますが、これは速度が変化しているのではありませんか。
 AからBに向かう光の渦の中をBからAに向けて発射された光は遅くなりませんか?
 光に邪魔(干渉)...続きを読む

Aベストアンサー

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ローレンツが考えたのは、物体がエーテル中を運動すると、エーテルとの電磁気的な力によって物体が圧縮され、長さが縮むので光の速さに差が出てこないように観測される、というものでした。これに対してアインシュタインは、光速度不変が基本法則であるとしました。その仮定に基づき、ローレンツ変換の式を求めました。考え方は違いましたが、求められた変換式はどちらも同じものでした。
 得られた変換式はどちらの考え方でも同じです。そうすると、どちらの考え方が正しいと言えるのでしょうか。歴史的に見れば、アインシュタインの考え方が受け入れられたようですが。
 真空以外の媒質中では光の速度は遅くなりますが、それはマクロ的に見た場合です。例えば水中を光が動く場合、水の分子と分子の間は真空ですから、そこの間は真空中の速度で動いていますが、分子によって光が吸収、放射され、マクロ的に見たとき、速度が遅く観測されます。通常、光速度不変という場合は、真空中での光速度を言うようです。ここでひとつ注意しなければならないことは、真空中の光速度が不変という場合、重力場ではない、という条件が必要です。重力場内では、光速度は遅くなります。したがって、質問者さんの、光の速度を遅くするのは可能か、に対しては、重力場を通せば遅くなる、と言えます。
 最後に光子の質量についてです。光子に質量があるというのは間違いですが、ないというのも間違いです。正しくは、光子の質量は定義できないし、定義する必要もない、です。光子の質量はゼロである、という話はよく聞きますが、これは静止質量のことを言っています。これまで他の方々が説明されておりますように、光の速さは一定であり、静止することはありません。したがって、光子の静止質量に意味はありません。

 物理学は、自然界で見られる現象に対して法則を見つけようとする学問です。そういった法則の中には、もっと基本的な法則から理論的に導かれるものもあります。そうやって整理していくと、最後には、他の法則からは導くことができない基本法則だけが残ります。その基本法則は、観測によってのみ、根拠を与えられます。
 質問の主旨は、光速度が不変であることは、基本法則なのかどうか、ということだと思います。ローレンツは、他の法則から光速度不変を説明しようとして、ローレンツ変換の式を求めました。ロ...続きを読む

Q角運動量保存の法則を中学生にもわかるように教えてください

角運動量保存の法則がいまいちよくわかりません。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%A7%92%E9%81%8B%E5%8B%95%E9%87%8F%E4%BF%9D%E5%AD%98%E3%81%AE%E6%B3%95%E5%89%87
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わかりやすく教えてください。厳密な意味ではなくて、なんとなくこんな
意味だよって感じで教えてくれるとうれしいです。よろしくお願いします。

Aベストアンサー

角運動量保存則は、
角運動量:L、慣性モーメント:I、角速度:ωとすると、
L = I・ω = 一定
で表されます(定義)。

慣性モーメントは、
I=∫(r^2)dm
で表されますが、中学生相手だと簡単のために
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などとしたほうが良いでしょう。

この式より、
rが小さくなれば、Iは小さくなり、
rが大きくなれば、Iは大きくなる、ことが分かります。

さらに角運動量 「L= I・ω =一定」 のため、

Iが小さくなれば(rが小さくなれば)、ωは大きくなり、
Iが大きくなれば(rが大きくなれば)、ωは小さくなる。

フィギュアスケートの選手が手を上に上げて(rを小さくして)、回転すると、高回転となる(ωが大きくなる)わけです。
この程度なら中学生でも理解できるのではないでしょうか?

Q文頭の「また」や「あと」などの表現はどういう?

たとえば、英語で
「この語はどのように発音しますか?また、どのようなときに使うのですか?」
というような質問をしたい時、2つめの文頭の「また」(もしくは「あと」「それと」など)は英語でどのように表現するのでしょうか?
私の感覚だと、文頭にAndとかAlsoをおいて「And (Also), when is it used?」みたいな感じになるのですが、これはなにかおかしい気がします。

Aベストアンサー

No.2です。ごめんなさい、「文頭の」というご質問だったんですね。

ご参考までに、会話だとかカジュアルな文の文頭ならAndが来て構わないのですが、きちんと書く場合には文頭にAndとかButとか来ないほうが良いとされています。

http://homepage3.nifty.com/MIL/butand.html

http://www.eigo-nikki.com/article/13292266.html

Q低気圧の風は、なぜ反時計回りに吹き込むのですか?

低気圧の風は、なぜ反時計回りに吹き込むのですか?
高校の地学の教科書には、風はコリオリの力(転向力)を受けて、北半球では進行方向に対して直角右向きに曲げられると書いてあります。
にもかかわらず、低気圧の風が反時計回りとは、左向きに曲げられていると思うのですが、どういうことなのでしょうか?
どなたか分かりやすく教えていただけないでしょうか?

Aベストアンサー

 下図をご覧ください。
 等圧線上のA点から吹き出す風は低気圧の中心に向かってB点のほうへ進もうとしますが、コリオリの力によって進行方向右向きにそらされC点に到達します。
 ここでも風は低気圧の中心に向かってD点に向かおうとしますが、コリオリの力によって進行方向右向きにそらされE点に到達します。
 これを繰り返した結果、風は反時計回り、つまり左回りに吹くのです。

Q相対性と慣性系と等速直線運動について

1.ガリレオ・ガリレイは相対性という事をいう一方で
  なぜ天動説を否定し地動説を主張したのでしょうか?
2.地球は間違いなく慣性系ではないはずですが、では慣性系とはどこにあるので
  しょうか?「地球は近似的に等速直線運動をしている」と本に書いてありましたが
  そんなんでいいんでしょうか?
3.「すべての慣性系は平等であり、同じ物理法則が成り立つ」との事ですが、
  地球は慣性系ではないのだから、地球で成り立つ物理法則は地球以外では
  成り立たないのではないでしょうか?
  地球と相対的に等速直線運動をしている系がどこにあるのでしょうか?
4.エーテルの風が検出されない理由として、「等速直線運動をしているかぎり
  どのような実験・観測を行っても絶対静止系は検出できない」とありましたが
  それはそれで解るのですが、地球は等速直線運動をしていないのだから、
  これをもってエーテルの風が検出できない理由にはならないと思うのですが
  どうなんでしょうか?
5.光速度が不変ならすべての系は光に対して相対的に等速直線運動を
  している事になりはしないでしょうか?
  だとしたら、エーテルは必要なくなったけど、相対的には光が絶対静止系と
  なり、やはり等速直線運動をしているかぎり光は検出できないのではないか
  と思うのですが、どこかおかしいでしょうか?
  光が検出できるのは地球が等速直線運動をしていないからこそなのでしょうか? 

どこから手をつけていいのか、混乱してしまって収拾がつきません。
何か統一した見解、理論があるのでしょうか?
それとも私の言ってる事、疑問自体がどこかおかしいのでしょうか?

1.ガリレオ・ガリレイは相対性という事をいう一方で
  なぜ天動説を否定し地動説を主張したのでしょうか?
2.地球は間違いなく慣性系ではないはずですが、では慣性系とはどこにあるので
  しょうか?「地球は近似的に等速直線運動をしている」と本に書いてありましたが
  そんなんでいいんでしょうか?
3.「すべての慣性系は平等であり、同じ物理法則が成り立つ」との事ですが、
  地球は慣性系ではないのだから、地球で成り立つ物理法則は地球以外では
  成り立たないのではないでしょう...続きを読む

Aベストアンサー

1. ガリレオは木星の4大衛星を観測して地動説に行き着いたと言われ、力学とどのぐらい関係があるのかはよくわかりません。ガリレオの相対性原理では、加速度のある系では相対性が成り立たないので、天体の運動にそのまま適用したとはちょっと思えない。
 ガリレオの相対性理論でも、アインシュタインの特殊相対性理論でも、慣性系Aから別の慣性系Bで行われる実験を見たとき、Bにおける観測結果とAにおける観測結果が一致するなんてことは全然言っていません。違いが出るんです。その違いを系統的に変換するのが速度の加法法則ですね。この法則から、AとBとの相対運動を求めることができるんですよ。
 さて「天動説は勘違いで、地動説が正しい」なんて思ったら、それこそ勘違いです。アインシュタインの一般相対性理論、およびその後の主要な重力理論は、「等価原理」すなわち加速度と重力の等価性を前提にしています。これらの理論に於いては、加速運動している系(あるいは重力が働いている系)同士の間での観測結果の違いを系統的に説明できる座標変換が与えられます。つまり、これらの重力理論のおかげで加速系も含めて、相対性が言えるようになった。言い換えれば、天動説も地動説も全く対等なんです。単に現象を記述する座標系の選び方が違うだけで、その違いは座標変換によって消えてしまいます。

2. 加速度のない系が慣性系です。だから、回転せず自由落下している系(ただしあまり大きくないこと)は慣性系です。いわゆる無重量状態にある系ですね。この系には重力加速度が掛かっていませんから。
>「地球は近似的に等速直線運動をしている」
というのはどんな実験をやるかによって話が違ってきます。高い塔からものを落としたとき、真下には落ちませんし、台風は渦を巻くし、フーコーの振り子は振動面が回転していく。これらは地球が等速直線運動をしていないことを示す簡単な現象の例です。しかし小さい実験系の内部で短時間で終わる実験を粗い精度でやるぶんには、等速直線運動だと考えて差し支えない。

3. > 地球は慣性系ではない
というのがそもそも勘違いで、地球まるごとが一つの慣性系であったりなかったりするというものではありません。その局所ごとに系を考えなくちゃいけない。自由落下する石ころが果たして地球の一部なのかどうか、という用語上の問題はさておいて。

4. > エーテルの風が検出されない理由として、「等速直線運動をしているかぎり
>   どのような実験・観測を行っても絶対静止系は検出できない」
 話が逆ですよ。この論理は明らかに間違ってます。エーテルの話と、ガリレオの相対性原理をごっちゃにしているんでしょう。
 ガリレオの相対性原理では、慣性系の間では物理法則が同じ形で表されるけれど、慣性系Aから別の慣性系Bで行われる実験を見たとき、Bにおける観測結果とAにおける観測結果の違いからAとBの相対速度が求められます。確かに絶対速度は出ない。しかし、何か一つの慣性系を選んでそれをあらゆる慣性系の比較対象として決めておくことは可能である。つまり「この系Aを絶対静止系と定めよう」と宣言することはできる。
で、光を伝える媒体であるところのエーテルに固定された座標系こそ、まさしくそのような系Aとしてうってつけである。
 ですから(1)ガリレオの相対性原理が成り立っていて、(2)しかもエーテルが実在するのならば、このエーテルの座標系に対して運動している座標系から見れば「エーテルの風」(すなわち光速の方向依存性)が検出される筈である。
ところがどうやっても「エーテルの風が検出されない」。だからこそ「エーテルは存在しないらしい」という結論が出てきたわけです。「地球は近似的に等速直線運動をしている」と考えて差し支えない実験もやってます。有名なマイケルソンとモーレーの実験もそうですね。
 一方で、ガリレオの相対性原理を基本にすると、マクスウェルの電磁気学において、あるひとつの電磁波の速さがどの慣性系で見ても同じ(光速)であるということが矛盾を生じます。アインシュタインの特殊相対性理論は(a)光速が不変であることと、(b)座標系同士の相対速度が小さいときにガリレオの相対性原理が近似的に成り立つこと、を前提とすれば最も簡単な理論と言えます。この理論は専ら直線運動、すなわち等速直線運動および直線上の加速運動を扱うもので、その正しさは、多くの実験によって疑う余地がないほどしっかり確認されています。

5. お説によれば光は1個しかないのかな。2方向に光を飛ばしたら、どっちが絶対系だと仰るんで?
 なんだか変なこと仰ってると言う以外、なんともコメントしようがありません。

1. ガリレオは木星の4大衛星を観測して地動説に行き着いたと言われ、力学とどのぐらい関係があるのかはよくわかりません。ガリレオの相対性原理では、加速度のある系では相対性が成り立たないので、天体の運動にそのまま適用したとはちょっと思えない。
 ガリレオの相対性理論でも、アインシュタインの特殊相対性理論でも、慣性系Aから別の慣性系Bで行われる実験を見たとき、Bにおける観測結果とAにおける観測結果が一致するなんてことは全然言っていません。違いが出るんです。その違いを系統的に変換するのが...続きを読む

Q赤道直下では渦巻きは本当にできないか。

よろしくお願いします。

この「地理学」のカテゴリにおける すぐ下の質問では、
回答者の方から
「本当に赤道直下」ではバケツの穴から流れ出す水の渦巻きはできない。
との回答がありました。参考URLもそれなりに信用がおけそうです。

しかし、このサイトでは、過去に同様な質問があり、例えば
http://www.okweb.ne.jp/kotaeru.php3?q=99400
では、コリオリの力よりも他の要素が圧倒的に大きいとされています。
(ちなみに私も現時点ではこの考えですが)

低気圧とか、海流とか、偏西風などならいざ知らず、
バケツの水や風呂桶の水などの事例で、
「真の赤道直下で渦ができず、
 少し(10m程度)北では反時計回り、少し南では時計回り」
というのは、センスとして否定しませんが、
ちょっと出来過ぎのような気がします。

皆様のお考えや情報などありましたらお寄せ下さい。

Aベストアンサー

参照URLの記事を読んだ後ちょっと実験してみたのですが、その記事の中で書かれているような結果には残念ながらなりませんでした
まず、浴槽と2種類の洗面台で5回ずつ、可能な限り水を平静にしてから栓を抜いたところ、例外無く反時計回りの渦になりました
次に洗面台の1つで5回ずつ時計回り、反時計回りそれぞれの流れを作ってから栓を抜いてみたところ、最初が反時計回りの場合は例外無く最終的な渦も反時計回りとなりましたが、最初が時計回りだと最終的な渦の向きは時計回りが3回、反時計回りが2回でした(なお、水の流れや渦の向きはイソジンを滴下して確認しました)
今度は、予め溜める水の量に変化をつけ、かつ、予め作る時計回りの流れの速さがなるべく同じになるように(具体的には同じ位置に滴下したイソジンの流紋の末端の周期が等しくなるように)して実験してみたところ、水の量が多いほど最終的な渦の向きが反時計回りに逆転しやすい、という結果が出ました

『コリオリの力は(少なくとも日本付近では)渦を作るのに十分な大きさだが、洗面台に溜めた水程度の質量に加わわっている力は、人間が覆せないほどの大きさではない』、ということになるかと思います
赤道付近では、コリオリの力は、『渦を作らないように働く』のではなく、『どちら向きの渦をつくるように働くにしてもきわめて小さい』ということのはずですから、『運がよければ渦が出来ずに落ちるが、何かの弾みでどちら向きの渦に転んでもおかしくない』、といったところになるのではないでしょうか

なお参照ページの、フーコーの振り子の周期が2日弱だからコリオリの力の大きさが不十分だとする議論は、ちょっとおかしいと思います
フーコーの振り子の周期から敷衍して言えるのは、もし水と容器との間に働く力を無視できれば、容器の中で溜まった水が、フーコーの振り子と同じ周期で回転するだろう、ということであって、栓を抜いたときに排出口に集中する渦の周期が2日弱になるわけではないでしょう

参照URLの記事を読んだ後ちょっと実験してみたのですが、その記事の中で書かれているような結果には残念ながらなりませんでした
まず、浴槽と2種類の洗面台で5回ずつ、可能な限り水を平静にしてから栓を抜いたところ、例外無く反時計回りの渦になりました
次に洗面台の1つで5回ずつ時計回り、反時計回りそれぞれの流れを作ってから栓を抜いてみたところ、最初が反時計回りの場合は例外無く最終的な渦も反時計回りとなりましたが、最初が時計回りだと最終的な渦の向きは時計回りが3回、反時計回りが2回でした(な...続きを読む


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