「人力だけ」で出せるスピードはどのぐらいでしょうか。
伊良部がボールを投げる、とかいうのでなく、人間自身が出すスピードです。

スピードスケートの清水選手で1000mを60秒弱。60km/hぐらいが最高でしょうか。
自転車は空気抵抗でけん制していたりするので、オリンピック記録もあてにならないですが、
人力飛行機は遅いですね。ボートを8人で漕いでも、アイススケートにはかなわないでしょう。オリンピック種目外でも、こういうのが速い、という方法ありますか?

なお、人力で発電して充電してモーターをつかう、というのは反則。

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A 回答 (4件)

常識論を重ねていくと、「自転車」の類になりますね。


考えるべきポイントは、以下のとおり。

(1) 速度の蓄積のない(一瞬で出せる速度)ことを前提にすると、「体のどこが、どの程度の速度で動けるか」ということになり、体全体を加速するなら、「足」(ジャンプするとき。時速数十kmくらい)、部分だけなら、投手の「手」(時速150kmくらい、くしゃみのときの横隔膜(時速100kmくらいで、出る息は数百kmになる)というのもありますが)ということになります。
(2) ご提案の問題としては、速度の蓄積を前提として、体全体を動かすことを想定しているいるようですから、「いかに抵抗が少ないか」のほか、「実際に体の部分が動く以上の速度で物体(地面など)を押すことができるか」ということになります。
(3) 抵抗を少なくするために、空に浮くとするなら、揚力を得る必要があり、揚力が、翼で選られている限りは、抗力が生じるので、これは×。何かの形で重量を支えてもらいながら、抵抗をへらす「ベアリング」(軸受け)か、滑面(氷、磁石での浮力等)を使う必要がありますね。
(4) さらに、実際に動いている体の部分よりも早い速度で物体を押すためには、テコの原理などを応用した「機械」が必要ですね。この点、スケートでは、絶対に足の速度を超えられません。自転車では、歯車を使って、足の速度の数倍の速度で地面を蹴ることができます。(その代わり、力(トルク)は出ませんので、徐々に速度を蓄積する必要があります。)

ということで、答は、「自転車」でしょう。
事実、(記憶があいまいですが、)自転車での速度記録は、時速100kmを優に超えているはずです。(150kmは超えていたかなあ?どなたか補足をお願いします。)もっとも、デザインも、普通の自転車とは似ても似つかぬ弾丸型で、直列に背中合わせで乗る二人乗りだったと思います。

さらに、宇宙空間で実験すると、(何を反作用(蹴るもの)にするかも問題ですが)、抵抗がないため、速度をどんどん蓄積できるはずなので、光速を上限として、いくらでも加速するでしょう。(この場合は、反作用があればいいので、ただボールを投げているだけでどんどん加速する。でも、ここまでくると人間の寿命が問題かな・・)
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 人力発電が駄目なら、スピードスケートも当然駄目なのでは?(笑)


 スピードスケートは勢いをつけるところは人力ですが、それをすぎるとブレードは氷の上を勝手に走っていくだけなので、このときのエネルギーは人力ではない、という位置づけになるはずです。
 形が変わっても人力は人力だ、ってことであればモーターもOKのはずですし(もちろんその場合は、「モーターのエネルギーを蓄積しないこと」というルールは必要でしょうが)。

 だからこのルールで行くなら、自転車も反則になりますね。自転車はこいだエネルギーを「勢い」という形で自転車内に温存しているので、それをさらにこぐことでスピードを出しているのです。

 とすると、最速はやはり陸上選手でしょう。

 ちなみに自転車は、記録挑戦専用の自転車でなら200キロ出ます。
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この回答へのお礼

皆様、お付き合い有難うございます。失礼ながらまとめて御礼させていただきます。

たしかに、永久にエネルギーを加えていけば、抵抗・摩擦がなければ、いくらでも速くなりますね。なるほど。
自転車のほうが最高速まで粘るのは楽ですね。体重は支えなくていいから。

それでは、ゼロから1000mに限定した場合は、スケートでしょうか。
(「清水」にこだわるか?)
どのへんで、自転車が抜くのでしょうね。
いっせいにヨーイドンなら、まず「陸上」で、スケート、最後に自転車、ということでしょうね。
記録を見ると、500m2回より、1000m1回のほうがタイムがいいから、このへんがスケートの最高速の限界なのでしょう。

deagle様
自転車、スケートの「勢い」は、エネルギーとして供給されているわけでない(ニュートン以後は)ので、違反ではないです。(自分でルールを作っているのですが)
陸上選手だって、走りながら加速していってますから。

充電しなければ、電気自動車を発電しながら、でもかまわないですが、圧倒的にロスが多いですね。

お礼日時:2001/07/05 12:31

ボールを一杯抱えた宇宙飛行士が、宇宙遊泳をしながらボールを投げる。

投げるたびに加速されます。
宇宙飛行士とボールの質量をそれぞれW, w、宇宙飛行士から見たボールの速度をv、手持ちのボールの数をnとすると、ボールを投げることでどれだけ速くなるかをΔv(n)として、
(W+(n-1)w)Δv(n) = wv 運動量の保存則
したがって、n個のボールを投げることによって
V= Σ{j=1~n}Δv(n) = wvΣ{j=1~n}1/(W+(j-1)w)
だけ速くなることができます。この右辺のΣはnを大きくすれば幾らでも大きくなる。だから「コンジョーの続く限り速くなる」と言えます。一度獲得した速度は失いませんから、インターバルが幾ら長くても構いません。
 理屈の上では、余り速くなってくると相対性理論を使わなくちゃいけなくなりますが、その遙か以前に宇宙飛行士が壊れるでしょう。
 しかし、こういう状況だと、何を基準にして速さを測っているのかが分からなくなっちゃいますね。
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「スカイダイビング」は、やっぱり反則でしょうね (^^;



重力を利用できない(スキーも駄目ですよね)となると、スケートが
一番早いんじゃないかなあ。トラックじゃなくて、直線コースにすれ
ば最高速度はもっといけるかも。

体の一部分だけ(*)でも良ければ、もっと選択肢があるかも。

  (*) 伊良部の手の先とか :-)
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Q時速60Km/H + 時速60Km/H の問題です

お世話になります。

自分が乗っている時速60Km/Hで走っている電車の前方から、時速60Km/Hでこちらに向かっている電車の速度は120Km/Hに見えるのですが、実は120Km/H未満が正解だったと思います。

計算の仕方を忘れてしまいました。

どなたか教えてください。よろしくお願い致します。

Aベストアンサー

 お礼、ありがとうございます。#1です。

>もしも自分の乗っている電車が秒速20万Kmで進んでいて、前方からも秒速20万Kmでこちらに向かっている電車があるとき、

 そういう定性的なことですと、光速度不変の原理で考えることができます。

 前方の電車がこちらに向けて光を放つとどうなるでしょうか。その光も秒速30万kmという速度になる、というのが光速度不変の原理です。どんな条件で放たれた光であれ、どんな慣性系からでも同じ秒速30万kmです。

 さて、前方の電車に乗り移ったとして考えてみます。光を前方に向けて放てば、自分の電車より先に光は進みます(この光も秒速30万km)。自分をどんどん引き離して進んでしまいます。そして自分より早く他方の電車に到達します。

 再度、元の電車に戻ってみます。前方の電車が放った光は、前方の電車より早くこちらに届きます。その光は秒速30万kmなのでした(光速度不変の原理)。それより遅れてこちらとすれ違う電車は、光速度より遅いことになります。

 もう少し複雑にしてみましょう。

 電車1の上に電車2を走らせます。どちらも速度は同じ秒速20万kmとしておきます。それを駅のホームから眺めているとします。。ニュートン力学では、20万+20万=秒速40万kmとなり、光速度(秒速30万km)を超えます。

 ここで光速度不変の原理を使ってみます。電車2に乗ったと考えて、電車2から前方に光を放ちます。光は秒速30万kmで自分の前方を進んで行きます。

 この状況で電車1から考えてみます。電車2が放った光は、電車1から見ても秒速30万kmです(光速度不変の原理)。その光は電車2を引き離しながら進んで行くのでした。だとすると、電車1からすれば、電車2は秒速30万kmより遅い。

 さらに駅のホームから考えてみます。電車2から放たれた光は、やはり秒速30万kmであり、電車2を引き離して前方に進んで行きます。それなら、駅のホームから見ても、電車2は秒速30万kmより遅いということになります。

 電車を何段重ねにしようと、同じことになります。光速度は超えられません。この状況を先の速度の合成則で見てみます。

W=(v+V)/{1+(vV/c^2)}
=(v+V)/{1+vV} ←式が変形しやすいようc=1と置いた:定数なので任意に決めて良い
 =1-{(1-v)(1-V)/(1+vV)}

 c=1としたので、vやVが1未満、つまり光速度未満であればカッコの中は0より大きいですから、W<1です。ですので、光速度未満であることが分かります。

 いかに光速度に近い速度の電車を二台使おうとも、光速度にはなれないわけです。二台合わせても光速度未満ですから、さらに何台持って来ても同じ、光速度未満にしかなりません。

 もし、vかVのどちらか一方でも光速度であれば(v=1やV=1)、カッコの中は0となり、W=1、つまり光速度となります。どんな速度を持っていようが、そこから放った光は必ず光速度であることも、速度の合成則の式は示しています。

 お礼、ありがとうございます。#1です。

>もしも自分の乗っている電車が秒速20万Kmで進んでいて、前方からも秒速20万Kmでこちらに向かっている電車があるとき、

 そういう定性的なことですと、光速度不変の原理で考えることができます。

 前方の電車がこちらに向けて光を放つとどうなるでしょうか。その光も秒速30万kmという速度になる、というのが光速度不変の原理です。どんな条件で放たれた光であれ、どんな慣性系からでも同じ秒速30万kmです。

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まぁ参考URLは胡散臭いです

参考URL:http://www.jin.ne.jp/marrow/menumarrow.htm#text2

Q動くと安定? スケート・自転車・コマ

タイトルにあるとおり,動いていると倒れにくくなる現象について,わかりやすい説明はありませんか.
ん十年来の謎です.

コマ等を例えにして「回転すると安定する」という話はよくあります(この時点で既に納得しにくいですが).
スケート(片足立ち状態)は,現象としては自転車に似ていますが,「回転」ではないと思います.滑っている人がバランスを取って倒れないようにしている部分はあると思いますが,それでも,静止状態よりは動いている状態の方が片足立ちしやすいはずです.
動いているとモーメントが大きくなるということなのでしょうか?(この発言の意味があやしいというレベルの私です)

「回転運動」も,なんとか納得したいところですが,過去にもあるようなので,「片足スケート」メインで回答いただけないでしょうか.
(「慣性だから」はダメですよね<静止状態を維持しようとするのも慣性)

Aベストアンサー

スケートはその刃が氷面に対して動いていることでコントロール性が生じるのです。(これはスキーも同じです)

スケートの刃は微妙に丸みを帯びているので、垂直からわずかに傾けることで弧を描いて進もうとします。(傾ける角度が大きいほど弧の半径は小さくなる)これを「エッジを立てる」と表現しますね。スキー板にはサイドカーブ(くびれ)があってこれが同じ働きをしています。(上級者はさらに板のたわみも利用します)
弧を描いて進めばスケーターは円運動の遠心力をうけることになりますが、この時体軸を内側に傾けて重心を微妙ににずらすことでちょうどバランスをとっているのです。
具体的には、内側に倒れそうになったらエッジをさらに立て、逆に遠心力で体が外にもっていかれそうになればエッジを緩めという具合です。
スケーターはこのように「刃の傾け具合」と「体軸の傾け具合」を微妙に調節しながら滑っているのです。
刃の真上ぴったりに重心を置き続けるのは不可能ですから、一見ほぼ直進している時でも、右に倒れそうになれば刃を右に倒して回復し、左側ならその逆、という小さななリカバリーを連続して行っているわけです。
止まっていると遠心力は生じませんからこのコントロールはできません。ひたすら体軸のみで重心のバランスをとらなければなりません。初めてスケートを履いたような人もこのコントロールが全くできないので、片足で「進む」なんて、片足で立つのと変わらないか、より不安定になるのは容易に想像できると思います。

半日ですいすい滑れるようになる子供もいるそうですが、こんなことを無意識でできるようになるなんて人間の能力には驚くべきものがありますね。

スケートはその刃が氷面に対して動いていることでコントロール性が生じるのです。(これはスキーも同じです)

スケートの刃は微妙に丸みを帯びているので、垂直からわずかに傾けることで弧を描いて進もうとします。(傾ける角度が大きいほど弧の半径は小さくなる)これを「エッジを立てる」と表現しますね。スキー板にはサイドカーブ(くびれ)があってこれが同じ働きをしています。(上級者はさらに板のたわみも利用します)
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