初歩の初歩の・・力学

大変、初歩的な質問をして、申し訳ないのですが、

専ら、宇宙船内で働く力（船員らが押す力など）は、
内力でしょうか、それとも、外力でしょうか？

No.8 回答者： uen_sap 回答日時： 2014/10/17 16:42

内力、外力の定義わかってますか？

宇宙船(本体及び中の宇宙飛行士を一体として)をまとまった物体と見ると、船長が胴体を押す等の行為は内力です。
船長をまとまった物体とみると、船長が受ける宇宙船からの反力は外力

No.7 回答者： foomufoomu 回答日時： 2014/10/17 01:27

間違えました。

＞その後・・・床をけったのとは反対方向で同じ大きさの「外力」を・・・
ではなくて、
>>その後・・・床をけったのとは反対方向で運動量が同じ「外力」を・・・
です。

No.6 回答者： foomufoomu 回答日時： 2014/10/17 01:18

最初の回答にあるように、「系」をどの範囲にとるかで、内力、外力は違ってきます。

「系」を宇宙船の機体だけとすると、中の船員がジャンプすれば（足で床をける）その力は機体にとっては外力です。
その後、船員は天井にぶつかって、床をけったのとは反対方向で同じ大きさの「外力」を機体に与えます。

（しかし、内力という言葉は、定義があいまいなので、あまり使われないはずですが。）

No.5 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2014/10/16 19:36

　#4です。

＞・・・仮定の話を引き合いに、何がしかの理由をこじつけている・・・

　そうですか。どの辺りをこじつけと思いました？。

No.4 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2014/10/15 20:02

　#1です。

＞仮にも、宇宙船の質量が、船内で力を及ぼすものより小さい場合でも、 同船の重心は変わらないでしょうか？

　変わりません。ありえない極限として、次の状況を考えます。


　乗員と船体の質量が同じだったと仮定します。乗員が力Ｆで船体を（内部から）押した時、船体は作用反作用の法則で－Fの力を受けます。ところが両者の質量は同じなので、両者の移動距離も同じで逆向きです。従って、「乗員＋船体」の重心は位置を変えません。

　現実には乗員の方の質量が圧倒的に小さいです。なので同じ大きさの力Fに対して、乗員の方が圧倒的に大きく移動します。逆に船体は、圧倒的に小さく移動します。そこで、

　　Ａ＝圧倒的に小さい質量×圧倒的に大きい移動量（乗員）

と、

　　Ｂ＝圧倒的に大きい質量×圧倒的に小さい移動量（船体）

を比較すると、運動方程式から、

　　|A|＝|B|

が計算できてしまうんです。しかもＡとＢの符号は違い、Ｂ＝－Ａなので、

　　A＋B＝A－A＝0

となります。ここから「乗員＋船体」の重心位置は変わらない事が導けます。


　以上は普通、「運動量保存則」と言われますが、その根拠は「作用反作用の法則」です。

　納得したかったら、計算するしかありません。でもその「予感」は、いま言ったような状況観察です。

この回答への補足

失敬ながらも、さして、仮定の話を引き合いに、何がしかの理由をこじつけている・・・などと思ってしまうのは、私だけでしょうか？

補足日時：2014/10/16 13:43

No.3 回答者： fxq11011 回答日時： 2014/10/15 19:01

まさに初歩の初歩ですね。

けど、この初歩的質問が以外に重要ではとも思います。
内力、外力なんて言葉つかわなくても、力学の問題はすべて解決するはずです。
十分に定義を統一したうえで使用しないとかえって混乱の元になります。

No.2 回答者： kamobedanjoh 回答日時： 2014/10/15 18:58

宇宙船内には地上と同じ、ほぼ１気圧の空気が満たされています。

船外は真空状態ですから、機体には膨張力が働いて居ます。
これが内力です。
機体に何かが衝突した時、機体は壊れるか軌道を変更する力を受けます。
これが外力です。
宇宙内で船員がケンカしようと何かを投げ飛ばそうと、その力は内部に有る人や物の、相互に伝わる内力と外力です。
殴った人は自己の内力を使って、他人に外力を及ぼしています。
物を投げる力は投げた人の内力、投げられた物には外力が及んでいます。
人や物が船体を変形させたりすれば、船体に内力が働いたことになります。
船内で爆発（内力）でも起きれば、船体が壊れて破片が何処までも飛んで行きます。
その破片が他の宇宙船に衝突すれば、衝突された船体は壊れるか軌道を変えられるなどの外力を受けます。

この回答への補足

前回答中、
「宇宙内で船員がケンカしようと何かを投げ飛ばそうと、その力は内部に有る人や物の、相互に伝わる内力と外力です。
物を投げる力は、（船内にいる）投げた人の内力、投げられた物（船体？）には外力が及んでいます。
人や物が船体を変形させたりすれば、船体に内力？が働いたことになります」

特に、？マークを付けた部分が分かり難い為、改めて直答して下さい。

補足日時：2014/10/16 13:37

No.1 回答者： ddtddtddt 回答日時： 2014/10/15 18:47

　内力，外力の分けは、けっこう人間の都合なんですよ。

力にとっては、内でも外でも力は力ですから。力学的にわかりやすい表現をしたいために、内力，外力の分けを行います。

　なので内力，外力と言うためには、最初に系全体の境界を（人間の都合によって）決める必要があります。ありますが、今の場合の系全体は明らかに、宇宙船でしょうね（内部の乗組員含む）。

　そうであれば、乗員がいくら頑張って宇宙船の壁を押そうと（船体がいかに軽かろうと）、それらは全て「内力」です。外部から宇宙船に重力などの「外力」が作用しない限り、いくら「内力」で頑張っても、乗員を含めた宇宙船の重心運動は変わらないからです。

この回答への補足

（船体がいかに軽かろうと・・）とのことですが、
仮にも、宇宙船の質量が、船内で力を及ぼすものより小さい場合でも、
同船の重心は変わらないでしょうか？

補足日時：2014/10/15 19:03