• ベストアンサー

相対速度

高校の物理で今相対速度について勉強しています。 簡単な問題、例えば電車にのっていて雨が降っているときの電車から見た雨の相対速度や、走っている車から見た車の相対速度などはわかるのですが、 今回の問題で、「エレベーターがある等加速度で運動していて、その中から人が持っているボールを離してボールがエレベーターの床に落ちたとします。地上から見ている人は、そのボールがどのくらいの距離移動したように見えるか」といった問題です。ベクトルでどのように考えたらいいのかが分かりません。教えてください。

noname#20138
noname#20138

質問者が選んだベストアンサー

  • ベストアンサー
  • HotaruT
  • ベストアンサー率17% (5/28)
回答No.2

自由落下する物体を地上から見たときの加速度は、いつでも鉛直下向きにgです。 エレベーターがあろうとなかろうと変わりません。 あとは、観測者の加速度を引いてやれば(-1倍して足してやれば)、 その物体を観測者から見たときの加速度が求まります。 足すのか引くのかわからなくなったら、自分がエレベーターに乗ったときのことを思い出してください。 止まっていたエレベーターが上に向かって加速するとき、体が重くなったように感じますね。

その他の回答 (2)

  • musokunin
  • ベストアンサー率24% (62/257)
回答No.3

  用語もしくは問題を整理してみる必要がありさうです。   「等速運動」なのか、「等加速運動なのか」、あるいは球を投げ降ろした「投下速度」なのか。また、「相對加速度」なのか「相對化した速度」なのか。   また、このエレベータは、自由落下してゐるのでせうか。あるいは、上もしくは下へ、加速されてゐるのでせうか。

  • ginlime
  • ベストアンサー率27% (280/1031)
回答No.1

エレベーターの等加速度をαとすれば重力の等加速度はgではないのでしょうか。ベクトルは反対方向です。普通はエレベ-ターは等速運動の問題になるのだと思いますが。

noname#20138
質問者

お礼

ありがとうございます。 でも本当に投下速度運動なんですw エレベーターの上方向への加速度をaとすると、 (1)エレベーターの中の人からみたボールの相対加速度は? (2)地面から人が見た場合(人はもちろん静止状態)のボールの相対化速度は? 教えていただけるとありがたいです<m(__)m>

関連するQ&A

  • エレベーター内の相対速度

    高校物理の質問です。 「エレベーター内に人とエレベーターの床からhのところの小球がある。エレベーターは加速度aで下降している。小球を床に落とすと人からみた小球の加速度は5.0m/s^2であった。重力加速度をg=9.8m/s^2として考えなさい。また加速度aの向きを正にして答えなさい」 という前提で、「地面に対するエレベーターの加速度aを求めなさい」とあるのですが、どことどこの相対速度を考えて解けば良いのでしょうか?答えが4.8になったり14.8になったりで分からなくなっています…

  • 相対速度について

    rは地上から見た電車の中を歩く人の位置ベクトル r1は電車からみた電車の中を歩く人の位置ベクトル r2は地上から見た電車の位置ベクトル とあり、 相対位置ベクトルの式 r=r1+r2 をt(時間)で微分して 相対速度の式 v=v1+v2 を得ることができるとあるのですが、2つわからないことがあります。 1.vとr、v1とr1、v2とr2の向きが同じでないことが納得できません。 2.物体の位置ベクトルから何故速さの向きがでるのでしょうか? わかる方がいたら教えてください。

  • 相対速度とはなに?

    こんにちは 聞きたいのですが 相対速度とは例えば ベクトルbとベクトルa を同じ地点よりスタートして 端と端の距離と方向性を示したものですよね 「相対速度とは運動する二つの物体の、一方からみた他の 速度です」と書いていたのですが これは見ている人が(bで見てaが方向)出た速さと方向 で過ぎ去っていくように見えるという法則の式ですか それとも bとaが進み単位時間経つとbからある方向にある大きさ離 れるということが言いたくそして 速度とは測る始めの点と終点の間の距離と方向とそれ にかかった時間で示すことで (通常は始めた点よりの距離と方向で相対の場合 ある時間後二つがどれだけ離れているか<単位時間 あたりいくら(平均)離れたか>あとひとつから見て他 はどの方向かを速度といいそれを出したいのでしょうか)

  • 相対性理論を用いた速度の問題です。

    相対性理論を用いた速度の問題です。 地上で観測して、東西に光速度の3/4で進むロケットα、βが存在するとき、 αから見たβの速度はいくらになるのでしょうか。 相対性理論をふまえて 分かりやすく説明していただけると幸いです。 静止系と運動系の時間をT,T'とおくと T=T'/(1-x)^(1/2)、x=u/c uは運動している物体の速度、cは光速度です。 これを用いて解くことはできるのでしょうか。

  • 相対論的速度の合成について

    相対論において、運動方向と水平な速度の合成は比較的容易に理解できるのですが、水平成分と垂直成分の合成がよくわかりません。 図のように、OX上を速度vで等速直線運動する車から、O点においてY方向に小球を同じ速度vで発射します。(単純にするために、あえて同じ速度vとしました。) このときの小球の動きを静止系から観察します。静止系でのt秒後車はX点に到達します。 ニュートン力学で考えれば、小球の運動はベクトルOXとOYを合成してベクトルOAで表されます。当然θ=45°です。 これを相対論的に考えてみます。静止系からみると運動系では時間が遅れます。静止系でt秒経過しても、車の系ではまだt秒よりも短いt’秒しか経過しません。 X点において車の乗員からみれば、小球はA点(距離=vt)の手前のB点(距離=vt’)までしか到達していないことになります。 であれば、静止系から観測すると小球の運動はベクトルOBで表されます。合成速度OB<OA、θ’<45°になります。 相対論的に速度の合成を考える時、単純なベクトル合成で考えていけないのはあきらかなのですが、大雑把に言えば、上記のような考え方で正しいのでしょうか?何か落とし穴にはまっているような気もします。 ご教授よろしくおねがいします。

  • 慣性力

    現在高校生です。 外から観測したとき! エレベーターに玉を糸でぶら下げて、加速度aで上昇。糸を切ったのち、床に着くまでの時間を求める、 まず、 糸を切ります。 床からみた玉の相対加速度は、重力加速度をgとすると、g-(-a)=g+aになり、玉は、床に対して、(g+a)の加速度で突っ込むのは分かるのですが、糸を切った瞬間の、エレベーターから見た玉の相対速度は0ってどうゆうことですか? エレベーターと玉は等加速度運動をしていて、糸を切る。そしたら、切った瞬間玉の速度は0で、エレベーターは動いてるから、相対速度が0にならないんです。 何か間違った考え方をしているんですが気づけません。 かなり易しめに解説していただけるとありがたいです。 よろしくお願いします。

  • 相対速度の問題

    幅20mの川があり水の速さは3m/sである 制止した水面なら5m/sの速さで進める船で岸に垂直に横切った 何秒かかったか 90゜をなす角を作る船の速度と水の速さの先端同士を繋いだものが相対速度 相対速度と船の速度のなす角をθとすると tanθ=3/5 よってsinθ=3とcosθ=5で相対速度1m/s 等加速度運動だから x=20、v0=1として 20=t と考えたのですが間違いらしいです 何故でしょうか

  • 粒子加速器内での電子の相対速度

    粒子加速器内での電子の相対速度 巨大な粒子加速器では電子を光速の90数%まで 加速し衝突させると聞きますが、右まわり、左回り ともに光速の90数%まで加速したら右まわり電子 Aと、左回り電子B同士の相対速度は光速を超え てしまわないのですか?(相対性理論に反すると は思いつつ...) 仮に二階建ての円形加速器があったとして、1階の 電子Aが右回りに光速の90数%、2階の電子Bが 左回りに光速の90数%で回っていたら、電子AとB の相対速度はどう考えればいいのか?という疑問か ら発想したのですが上記の1つの加速器内での粒子 同士の相対速度と2階建てでは異なるでしょうか? 二階建ての場合は単に「電子ABのすれ違い速度」と 言えるかもしれませんが、同じ階の中で衝突すると なると1階と二階を重ねただけなので電子ABが等速 ならAB間相対速度は倍速では?...   補足 1階建ても2階建ても地上に固定された円形加速器(円 周30km位)の電子の進行円周上の一点に対し右回り の電子Aの速度、左回りの電子Bの速度(但し周回運動 なので角速度)だと想定。(これが間違いかな~?) 実際には衝突確率を上げるため複数粒子で行うこと、速 度測定を加速器の磁場の変化で計っていることは以前の 質問へのご回答から承知しています) またこの速度では相対論効果で粒子の質量増加、加速 器と粒子同士の相対時間が周期的に変化すると思われ ます。

  • 慣性の法則、エレベーターの問題です。

    慣性の法則、エレベーターの問題です。 鉛直上向きで大きさαの一定の加速度で上昇しているエレベーター内で、エレベーターの床からエレベーターに対して速さvで鉛直上向きにボールを打ち出した。 ボールが打ち出されてからエレベーターの床に衝突するまでに要する時間tと、エレベーターに乗っている人から見たボールの軌道の最高点の、エレベーターの床からの高さhを、エレベーター内の観測者から見た場合について考えることにより、それぞれg、α、vを用いて表せ。 という問題なのですが、考える上でボールの相対加速度がα-gなのかなとは思っています。 普通の鉛直投げ上げなら着地するまでの時間は簡単に求められますが、エレベーターが動くのでどうやって求めたら良いのかがわかりません。 参考書も色々読みましたが、同じような問題がなく、困っております。 勉強不足ですみませんが、わかる方がいらっしゃいましたら教えて頂けるとありがたいです。

  • 物理 相対速度

    東向きに30(m/s)で走る電車に乗っているものとして、以下の問いに答えよ。 (1)東向きに10(m/s)で走る自動車の相対速度はどれだけか。どの方向にどれだけの速さで 走っているように見えるか。 という問題なのですが、相対速度ってどうやって求めればいいんでしょうか?