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No.1696921の質問に関してもうひとつ教えてください
No.1696921の質問に関してですが、時速100ｋｍの車の中から反対方向に同じスピードで弾を撃って、車の中から弾を見ると、時速100ｋｍで動いているように見えるという回答と時速200ｋｍで動いているように見えるという回答があります。 車の外から見ている人は、撃った場所にそのまま落ちるように見え、その場所から車は時速100ｋｍで遠ざかるわけですから、車の中から見ても弾は時速100ｋｍで動いているように見えると思うのですが違うのでしょうか。
- happyyoko2
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- 物理学
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質問者が選んだベストアンサー
答えは１００ｋｍ/ｈで、ご質問者様が正しいです。 ２００ｋｍ/ｈという答えは、勝手に座標系を変えてしまうことで起こります。おそらく２００ｋｍ/ｈと答えた人は以下のように考えたと思います。 進行方向を正とすると、まず最初の速度は ＋１００ｋｍ/ｈ です。つぎに車の中の人から見れば玉は１００ｋｍ/ｈで遠ざかるので －１００ｋｍ/ｈ です。よって車の人からみた弾の速度は －１００ｋｍ/ｈ－１００ｋｍ/ｈ＝－２００ｋｍ/ｈ （弾の速さ） －（車の速さ） しかしよく考えると、車が＋１００ｋｍ/ｈであるというのを観察している座標は車外であり、弾を発射したときの座標は車内です。したがって座標系が変わっているので計算がおかしくなります。 正しくは、座標系を車内に取ると、最初の弾の速度は０ｋｍ/ｈ、発射したときの弾の速度は－１００ｋｍ/ｈなので、ご質問者様のお考えの通り弾の速さは１００ｋｍ/ｈで遠ざかるように見えます。
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- ohkamisan
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＞車の中の人は相対的にｘｋｍの速度で追いか て来る落下状態の弾を見ることになる。 間違えた、車の中の人からは相対的に １００ｋｍ－ｘｋｍで遠ざかり重力加速度で 落下する弾を見ることになる。 でした。
- ohkamisan
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で、補足要求の空気抵抗を考慮すれば、 車の中からピストルを撃った人には ピストルと車とその人が時速１００ｋｍ （この場合、空気抵抗による減速加速度 に対して車が時速１００ｋｍを維持する とする）で移動していても、停止していても、 人、車、ピストルは相対的にピストルから 発射された瞬間の弾の初速時速１００ｋｍ から時間の経過と共に弾が空気抵抗と重力に より時速１００ｋｍから減速する抵抗速度 （毎時Ｘｋｍとする）で車の人に向かい移動 しながら重力加速度で落下する。 車の中の人は相対的にｘｋｍの速度で追いか て来る落下状態の弾を見ることになる。 ただ、それを人間の目では識別できない。 車の外の人（停止している人）から見ると、 同様に車の進行方向にＸｋｍで移動しながら 重力加速度で落下する弾が見えるはずだが、 空気抵抗によるＸｋｍの移動は通常の目では 識別できない。 全て、超高速カメラで撮影すれば、それの映像 を後で見ることができる。 空気抵抗をまったく考慮しないなら他者の回答 と同じ。車からは１００ｋｍで相対的に遠ざか り、重力で落下することになる。 車のそとで相対的に１００ｋｍで遠ざかり、 その人の方向に弾丸が発射され場合。 重力加速度で発射された位置から垂直に落ちる。 弾丸が車の進行方向、ピストルの発射角度が 車と人と１直線上でないなら、相対的位置関係 のベクトルを考慮した速度（計算省略）で水平 に移動しながら重力加速度で落下する。
お礼
とても細かい点まで考慮して頂いてありがとうございました。
- sqwe-ir
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時速１００キロで右に公転している人工衛星から、左に（公転と逆）時速１００キロで小型ロケットを打ち出します。 この場合、人工衛星からは、時速１００キロで小型ロケットは移動して見えます。 地上からも、時速１００キロで互いに離れているように見えるでしょう。 何故２００キロで離れないのか？ 理由は、時速１００キロで離れているのが事実だから。 人工衛星とロケットは、全体的に右に移動する。 （同時に公転する） これが人工衛星の時速１００キロの力。 この時、地上観測地では、ロケットは、停止して見え、人工衛星は、公転を継続する。 単なる例え。＾＾；
お礼
後半はよくわかりませんでしたが・・・。 ありがとうございました。
- ohkamisan
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質問1696921を見ていないので、質問の中身と 回答の緻密さが解らないのですが、疑問に感じる ところがあるので補足要求といたいます。 ＞時速100ｋｍの車の中から反対方向に同じスピ ードで弾を撃って 弾はピストルの銃口を離れた瞬間に時速１００ ｋｍであるのか？ ピストルの内部の火薬の爆発により薬きょうから 弾の最後尾が離れた瞬間の速度なのか？ 当然。薬きょう内の火薬が爆発しその圧力で弾が 押し出される訳ですから、空気抵抗と銃口内の 抵抗を考慮すれば爆発による圧力で押し出される 弾は減速していくはず。仮に、銃口から弾が出た 瞬間の速度が時速１００ｋｍである場合、銃口を 離れた瞬間から弾は空気抵抗により減速していく ので、減速と重力の関係で、 ＞車の外から見ている人は、撃った場所にそのま ま落ちるように見え、、、 厳密にはそうではなく、空気抵抗での減速により 車の進行方向に重力による垂直に落下せず 車の進行方向に減速加速度と重力加速度を考慮し た放物線状（人間の目には識別できないが）に 車の進行方向に落下していくはず。 ただし、地球の重力、自転の遠心力、気圧による 空気抵抗とその空間の空気の流れ方向温度が一定 値であり、他の要素、太陽や月に重力時間経過に よるその空間の空気の密度の変異、ほか考えられ る運動エネルギーの干渉を考慮に入れない場合。
補足
現実的にはご指摘のような様々な要素が絡んでくると思いますが、そういったことは一切無視して理論的に考えてどうなのかということを質問させていただきました。
- jisin74
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200km/hと答えた人は、「反対方向に同じスピードで弾を撃って」というのを、車外の観察者から見て「車の進行とは反対方向に100km/hのスピードになるように撃って」ということだと考えたのではないでしょうか。
お礼
車の進行方向と同じ方向に100km/hで撃って、それを車外にいる人が見ると弾は200km/hで遠ざかっていくように見えるのではないでしょうか。 ありがとうございました。
- neKo_deux
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> 車の中から反対方向に同じスピードで弾を撃って、 Ａ：車の中から反対方向に(車に乗ってる人から見て)同じスピードで弾を撃って、 Ｂ：車の中から反対方向に(車の外の人から見て)同じスピードで弾を撃って、 の解釈の違いとかじゃないでしょうか？ -- > 違うのでしょうか。 Ａの場合は、その通りだと思います。
お礼
車の中に乗っている人から見てどう見えるかという意味で質問させていただきました。 ありがとうございました。
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