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例えば空中に浮ける人がいるとしますよね。その人が電車の中でジャンプして浮いたとします。するとその人は地面に対して移動せずに電車だけが移動するのか、その人も、電車の中で浮きながら電車とともに移動するのかどっちなんですか?質問の意味わかりますか?

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A 回答 (9件)

とりあえず電車が100km/hで等速で動いているものとして説明します。



電車が100km/hで走っているときは、乗客もみんな100km/hで移動していることになります。
その状態でa_820さんが浮いてもa_820さんも進行方向に100km/hで移動しているわけですから、
電車の中ではその場で浮いているだけの様にに見えるだけです。

電車だけ先に行って後ろの方に着地する場合は後ろに向かって飛んだときだけですよ。
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「電車の中で浮きながら電車とともに移動する」事になります。


電車の中は一つの空間と考えます。この空間の重量は「浮ける人」が空間に浮いても浮かなくても空間の重量は変わりません。浮くための力が重力としてこの空間に働きます。
もし電車の底板部分だけまたは電車の外で上記と同じ事をすれば浮いている間に電車はどんどん離れていきます。
電車の外部から見た空間では電車以外の物との関係は最初に言った通りとなります。(浮いた人と電車以外の物との関係です。)
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こんな考え方はどうでしょう。

「浮ける人」とは、現実を考えると、虫もしくは はちどり のように、ホバーリングできる人。つまり空気の抵抗を利用して浮くことができる人ですね。又は、空気の比重と同じくらい軽い人でしょうか。どちらにしても…
回答:窓が閉まっていれば電車の中で浮きながら電車とともにふわふわしながら移動する。窓が開いていれば、後方の窓から車外へ飛んでいき、地面に対して移動せずに電車だけが移動する。
…と、思います。どうでしょうか。
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回答ではないのですが、ちょっとイジ悪な話を...


この質問は、ジャンプした人が電車に対して浮いているのか?地面に対して浮いているのか?てな話ですよね。

じゃあ、地球の自転は考慮に入れなくていいんでしょうか?
地球の公転は?
銀河系は回っているそうですから、銀河系については?
とりあえず、銀河系の重心までを考慮に入れるとすると...
「浮ける人」は、多分光速に近いスピードで電車の壁だか、天井だか、床だかに激突するでしょうね
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ジャンプしてそのまましばらく浮いてるって事ですよね。


それならジャンプしたあとの電車の速度変化が問題です。
前の方がおっしゃったように、電車が加減速しなければ、
電車内の同じ場所で浮いていると考えられます。
しかし、電車が加速すればその人は後ろへ飛んでいき、
背中から連結部分のドアに激突。
減速したら前へ飛んでいき、正面からドアに激突するでしょう。
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下記の方も書いておりますが、「慣性の法則」や「抵抗」などが関係しております。


もし、車内にハエが飛んでいたらどうなります?
時速100km/hの電車で、もし慣性などがなければ時速100km/hで壁に激突………。同じく、新幹線などの長距離電車のトイレなどで考えれば………とんでもない事になりますね(苦笑)。
ちなみに時速100km/hで走る電車内で進行方向に向って時速100km/hでボールを投げると外の静止している人からは時速200km/hで飛んでいるように感じると思います。
ちなみにコリオリの力も面白いですよ。

余談ですが、スペースシャトルなどから進行方向に向って光を放っても、シャトルの速度+光の早さにはなりません。
したがって、人間が光速の壁を超える事はまずないでしょう。
もし、光速の壁を乗り越えればどうなるんでしょうかね?
タイムマシンでも出来ちゃいそうですね(笑)。
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根っからの文系人間で下のお二人のような説明はできませんが、私も昔これに素朴な疑問をもったことがあるので・・・


空中に浮くということを自分の足によるジャンプと仮定すると
すべては「慣性の法則」で説明できます。
(100キロのスピードで移動する車内にいるものは止まって見えていても同じ速度で移動しているーというあれですね)
あと詳しくは下のページでどうぞ!

これの証明のための面白いおもちゃも見つけました!
物理に弱い私のような者が理解するのにうってつけです。

http://www.info-niigata.or.jp/~ymiyata/rikigaku/ …

参考URL:http://member.nifty.ne.jp/kanngae/t01.htm
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電車とともに移動します。



電車だけが移動するとなるとその人は電車の速さvを一瞬(t≒0)にして止めるのと同じ力が出せないといけません。その力をもとめてみます。

 v=a×t(v=速さ・a=加速度・t=秒)の式より電車の逆向きにvだから、
-v=a×t   aについて解くと
 a=-v/t. tを0に近づけると、
 a=-∞

運動方程式、F=maより(m=質量)その人が出さなければいけない力(=F)は
F=-∞×m=-∞

電車と逆向きに∞の力なんて不可能なのでその人は電車とともに移動するのが妥当です。
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「空中に浮ける人がいる」という前提がすでに空想上のものであること、そして浮けたとしてその浮力は何に由来するかわからない(比重差による浮力? 磁力などの反発力? 噴射による反作用力? それとも重力中和などの未知の力?)こと、という不明な要素があるので、思考実験の対象にはならないと思いますが…。



単に普通の人が脚力でジャンプする、という話なら話は単純です。

・等速度で走行する電車の場合
電車とともに移動するので、車内の飛び上がったのと同じ場所に着地します。

・加速中の電車の場合
床を離れた瞬間の電車の速度が保存されるので、飛び上がっている間にさらに電車はそれ以上の速度になるため、少し後ろに着地します。
そしてたぶん、後ろ向きにコケます(笑)。

・減速中の電車の場合
加速中と同様の理由で、少し前方に着地し、そのまま前のめりにコケるでしょう。
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