無重量の宇宙で弓を射ると矢はどこまで飛ぶ？

質問

無重量の宇宙空間で弓を射ると、放たれた矢はどこまで飛ぶのでしょうか。
また、弓を射た人は反動で反対方向に飛ぶのでしょうか？

回答No.6

equinox2 · ベストアンサー

地球周回軌道上の人口衛星などから矢を射る場合を想定して、矢の軌道がどの程度変わるかを概算してみました。

・上空300Km（軌道半径6678km）の円軌道から進行方向に30m/sの速度で矢を射ると仮定

⇒低軌道半径：6678km、長軌道半径：6778km（上空400km）の楕円軌道に移行する

＃結構変わるものですね・・・

なお、計算には以下のサイトのスクリプトを使いました
http://www.asahi-net.or.jp/~zq9j-hys/JavaScript4.htm

お礼

回答ありがとうございます。
宇宙空間といえど引力の存在は無視できないということですね。
引力を無視すれば等速直線運動になるんでしょうが、実際とは異なるということですね。

回答No.5

gamma_46

地球周回軌道上では違う高さの軌道上を回るだけです。太陽系の中では同様に太陽のまわりを回るだけ。
弓は体の真っ正面から射る事はないので、回転するのでしょうね。

お礼

回答ありがとうございます。
やはり太陽系の中では太陽の引力が影響するのですね。
一見、直線に飛んでいると見えても実際は太陽を周回する物凄く大きな円運動の一部ということでしょう。

回答No.4

zxcvbnm99

他の天体などの力が働かないと仮定します。
人と矢の間には運動量保存則が成り立ちます。
人(+弓)の質量を M, 矢の質量を m として，矢を放つ前の速度 v0,
矢を放った後の人の速度 V, 矢の速度 v とすると(速度はベクトル)

(M+m)・v0 = M・V + m・v

が成り立ちます。初速 v0 が 0 だったとすると

V = -v ・m/M

となり，人は矢と反対方向に矢の速度の m/M 倍で飛んでいくことがわかりますね。(#2の方の回答の通り)

お礼

回答ありがとうございます。
数式は私には難解すぎてよく分かりませんが、やはり反動で後ろに動くということですね。

回答No.3

wassakus

もしこの質問が「ゴルゴ１３」を読んでのものでしたら、漫画に書いてあった通りです。

回答No.2

BookerL

＞　放たれた矢はどこまで飛ぶのでしょうか

　宇宙空間に、引力の影響する物体がなければ、放たれた矢はどこまでも飛びます。矢の運動に影響を与えるものがないので、「慣性の法則」によって等速直線運動を続けるわけです。

＞　弓を射た人は反動で反対方向に飛ぶのでしょうか

　矢を射る前、矢をつがえている状態を「静止」と考えると、矢を射て、矢が飛んでいくと、人間は矢と反対方向に動きます。弓（および弓を持った人間）が矢に力を加えるから矢が飛びます。このとき「作用反作用の法則」で、弓に、矢に加わった力と逆向きの力が加わるので、矢と反対方向に動くことになります。
　その速さは、質量に反比例しますので、例えば人間と弓を合わせて 60[kg] とし、矢を 100[g] とすれば、人間と弓の動く速さは矢の 600分の１になります。

お礼

回答ありがとうございます。
宇宙空間といっても何かしらの引力が働いていますよね。
ということは、実際は永遠に直線には飛ばないのかもしれませんね。

やはり矢と反対方向に動くのですか。
N0.1さんのお礼欄に弓と弦が同時に前方に動くので、人間がそれに引っ張られて前方に動くのかと書いてしまいました。

回答No.1

NE-XT

妨げる物質が無く、
宇宙空間がある限り、矢は【等速直線運動】を続けるでしょう。
また矢を射る場合、手をそっと離すだけなので反動(反作用)は無いとしてよいでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。
等速直線運動はなんとなく理解できるのですが、仮に太陽系の外に向かって放っても惑星の引力の影響を受けそうな気がするのですが・・・

弓を射た場合、弓本体と弦が同時に前方へ押し出されますよね。
矢の重量よりも、この押し出すエネルギーで弓を持っている人間も前方に引っ張られる気がするのですがどうでしょうか。