慣性力についてなんですが

質問

高校1年のものなんですが、僕はいまいち慣性力についてというか
乗り物にのってる人にかかる力について疑問があります。
先生は乗り物にのってる人にかかる力は慣性力に基ずくって言って
いたのですが慣性力って加速しているときにかかるに衝撃でじょ。
じゃあ、等速から等速に変化するときって
何も力はかからないんですか？ちょっと伝わりにくいかな。
具体的に言うと、昔、ニュースかなにかで途中で加速する動く歩道
とかういうものが出てて、それは加速っていうか、はじめは遅い
等速の動く歩道なんですけど、途中から早い等速の動く歩道にいきなり
変わるってやつがあったんですけど、それではなんかいきなり早い速度の
歩道に変わるから切れ目のとこでみんなこけてたりしてたんですけど
これはなに力ってのが、働いているんですか？等速運動から等速運動への
変化だからF=maとかではあらわせれないじゃないですか。

回答No.5

noname#5545 · ベストアンサー

「慣性」とは、ある物体に外部から加速度が加わらなければ、その物体は等速度で直進運動をするって事です。

等速・直線運動って聞くと、動いている物体の事だけだと思いますけど、止まっている物体も速度が０で向きを変えないので、これも等速・直線運動になります。

だから、静止している物体に外部から力を与えると速度が０でなくなりますし、ある方向に動きますよね。

慣性を御質問の中にある、「速度の異なる動くエスカレーター」で説明します。

最初の「遅いエスカレーター」も「次の早いエスカレーター」も等速度で動いてはいますが、「遅いエスカレーター」から「早いエスカレーター」に移動した時点で、乗っている人間には２つのエスカレーターの速度の差の分だけ力が加わります。

では速度差と力の間の関係はどうなのかと言いますと、加速度ａは、「ある一定時間にどの程度の速度の変化があるか」を表すものなので、速度差が生じると、加速度が生じ、結果的にＦ＝ｍａの力が生じます。

以上の事を基に考えますと、遅いエスカレーターから早いエスカレーターに移った瞬間は、乗っている人は、まだ慣性の為に遅い速度のままであり、足元だけが、早い速度で移動する為に後ろに倒れてしまいます。

以上をまとめますと、等速度で移動する物体から別の等速度で移動する物体に移る時でも、お互いの速度が異なれば、そこには、その速度差（つまり加速度）が生じ、Ｆ=ｍａ分の力が働くのです。

お礼

ありがとうございました。すっきりしました。

回答No.7

Horus

バートランド・ラッセルが相対論の入門書で慣性のことを「宇宙的なナマケの法則」と呼んでいました。

回答No.6

noname#108554

解答というよりアドバイスです。

微分の概念まであと一歩ですね。
2年になるまで我慢するか、独学で進めるか、
自分でそうした概念を扱える数学を開発するかしましょう。

私が微分を学び始めた当初、「うん、なるほど！」と思った言葉は、
「微分とは、
幾何学的には曲線の接線とは何か、
解析学的には関数の瞬間の変化率とは何か、
物理学的には瞬間の速度とは何か、
を考えることから生まれた。」

微分は決して難しい概念ではありません。
今の疑問をきちんと整理して勉強すれば必ず理解できるはずです。

回答No.4

First_Noel

等速（ある速度ｖ１）から等速（ある速度ｖ２）へ変化するその間に加速度a=(v2-v1)／Δtがかかります．
そのとき身体は反対側へ慣性力が働きます．

加速度を時間微分したものを加加速度（jerk，ジャーク）と言います．
jerkが０でなければ，ガクンと言う感じになります．
そこでjerkを美味く調節して，ガクンではなくぐぃーんと加速することが行われます．

回答No.3

moby2002

等速から等速と言ったって、速さは異なるので相対速度はあるわけだから、
その相対速度を速度変化にかかった時間で割ったものが加速度でしょう。
厳密には、そんな単純じゃないと思うけど。

回答No.2

nubou

ｔ＜０で速度がｖ１とし０＜ｔで速度がｖ２とします
すると慣性力は
ｆ＝－ｍ・ｄｖ／ｄｔですから
ｔ＜０では確かにｆ＝０であり
０＜ｔでは確かにｆ＝０です
しかし
ｔ＝０において
ｆ＝ｍ・（ｖ１－ｖ２）・δ（ｔ）なので
ｖ１≠ｖ２ならば無限大の衝撃力が発生します

回答No.1

tak2006

加速度について考えてみましょう。
加速度とは「ある時間内にどれだけ速度が増加するか」の量です。
時刻ｔ１に速度ｖ１だったものが時刻ｔ２に速度ｖ２に（等加速度で）変化したなら加速度ａは

ａ＝（ｖ２－ｖ１）／（ｔ２－ｔ１）

となります。

ここで、ｖ１で等速運動からｖ2へ等速運動へ変化するのが「一瞬」ならば、変化の時間（ｔ２－ｔ１）が限りなく０に近付くということになり、加速度は∞になります。
等速度から等速度への変化は一瞬加速されているということです。

ちなみに動く歩道の件ですが異なる速度の歩道の繋ぎ目では人間が遅い等速度から速い等速度へ速度をうまく繋がるように変化させているので(一瞬で速度を変化させるわけではないので）加速度∞ということはありません。

お礼

回答ありがとうございます！！でも普通に加速する場合だと単位時間あたり（ｔ１からｔ２）に対していくら速度が変化したから加速度はこうだっていうのは十分わかるのですけど、等速運動から等速運動の場合、たとえば、変速とかじゃなくて、普通に動く歩道とかエスカレーターにのるときって、第一歩をのせた瞬間、速度がかかるわけだから、Δｔは限りなく小さい気もしたりするんですけどね。でものった瞬間、そんなに衝撃がくるような気はしませんしね。物理って難しいですね。