減速している電車の中でボールを真上に投げるとどこにおちるのか

質問

慣性の法則での疑問です。
動き出したバスの中で人は後ろに倒れそうになります。
また、減速中は前のめりになります。

では、減速中の電車に乗って自分の真上にボールを投げるとそのボールはどこに落ちるのでしょうか。
１、自分の前方
２、投げ上げた場所
３、自分より後方

また、加速中、等速直線運動の場合は１、２、３のどれになりますか。
よろしくお願いします。

回答No.2

SGL · ベストアンサー

ボールを手から離した時点で、ボールはそのときの電車の速度と同じ速度で
進行方向に押されます。電車が減速しても、ボールは電車と接触していないため、
減速の影響を受けません。
一方、自分も進行方向に押されてはいますが、電車と接触しているはずですから、
電車の減速に合わせて自分も減速します。
結果、ボールは自分より前に落ちることになります。

電車が加速している場合は、同じ理屈でボールは自分より後方に落ちます。
等速直線運動というのは「電車が一定の速度で進んでいる」という意味でしょうか。
だとしたら、ボールは自分の真上から降ってきます。

お礼

わかりやすい説明有難うございました。

回答No.4

noname#175206

この実験は意外に難しいんですよ。
　等速度運動のときはややこしくないんですが、減速あるいは加速中に「感覚的に真っ直ぐ上」に放り上げてしまいがちです。
　どういうことかというと、減速・加速中は、その加速度と重力加速度をあわせたものを重力加速度と感覚的に捕らえてしまうので、幾何学的な（あるいは重力加速度に対し）「真っ直ぐ上」でなく、「合わさった重力加速度」に対し、「真っ直ぐ上」に放り上げてしまいます。そうなると、投げ上げたボールは元の位置に返ります。
　こういう感覚的なものを排除した実験装置を使うならば、
１）減速中は自分の前方
２）加速中は自分の後方
３）等速直線運動中なら投げ上げた場所
にボールは落ちてきます。

お礼

そこまで深く考えが及びませんでした。
勉強になりました。
有難うございます。

回答No.3

FMnew7

減速中の電車は後ろ向きに加速しているので、前向きの慣性力が働き電車から見るとボールは前に落ちます。

加速中の電車は前向きに加速しているので、後ろ向きの慣性力が働き電車から見るとボールは後ろに落ちます。

等速直線運動の電車は慣性系なので重力以外の力は働かず、ボールは投げ上げた場所に落ちます。

お礼

他の方の説明と合わせて読んでいると、分かってきました。
有難うございました。

回答No.1

inu2

極端に考えて見ましょう
手からボールが離れた瞬間に電車がびた！っと止まったらボールはそのままの速度で進んで行く
電車はその場で停止している

もう答えは出ましたよね

加速中はその逆です
停止状態からボールを真上に投げた瞬間に電車が時速100km/hで発車したら と極端に考えれば簡単です

もっと判りやすく実験するならば
電車ではなく、自分が走ったりとまったりすればいいだけです
・全速力で走りながら真上にボールを投げたら止まる
・停止状態からボールを真上に投げたら全速力で走る

等速の場合は解説するまでも有りませんね

お礼

極端な例で考えると非常に分かりやすかったです。
有難うございました。