• 締切済み
  • 暇なときにでも

慣性力の反作用は何か

ニュートンの運動法則の大事な部分である作用反作用の法則について。 慣性力の反作用は規定できないのでしょうか。 でも、アインシュタインによれば、等価原理で、慣性力と重力は区別できないんですよね。 すなわち、宇宙空間を1gの加速度で運動し続ける閉じたエレベーター内では、乗員は、重力があるように感じますが、重力か慣性力かは区別ができないはずです。 重力(地球が人を引く力)の反作用は、人が地球を引く力です。 しかし、区別できないはずの先ほどのエレベーター内の慣性力は、ニュートンの運動法則にもかかわらず、反作用がありません。 これはどう説明すればよいでしょうか。

共感・応援の気持ちを伝えよう!

  • 物理学
  • 回答数4
  • 閲覧数1385
  • ありがとう数0

みんなの回答

  • 回答No.4
  • rukuku
  • ベストアンサー率42% (401/933)

>垂直抗力・・・エレベータの床が人を押す力 こちらに関してはこの解釈でいいと思います。 >慣性力・・・・人がエレベータの床を押す力? 慣性力は全身の各部分に働きます。それが最終的には「人がエレベータの床を押す力」となります。全身の慣性力の総和が、結果としてエレベーターの床を押します。 乗員の体の各部分は「その場にとどまろう」とします。それに対して加速しようとする力が足から順に頭のてっぺんまで、乗員の体の各部分に伝わってきます。その力に対して全身の各部分から反作用が生じます。その反作用が、骨や筋肉、内臓などを通じて、最終的には乗員の足からエレベーターの床に伝わります。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

  • 回答No.3
  • BookerL
  • ベストアンサー率52% (599/1132)

 高校物理の範囲では、慣性力は「見かけの力」であって、本当の力ではないので、反作用はない、といいますね。要するに「作用反作用の法則」が成立するのは、慣性系においてのみである、と。  私なんか、この考え方で十分満足なんですが、古典物理の範囲を外れると難しくなりますね。等価原理の出てくる相対論の立場で考えると、 >重力(地球が人を引く力)の反作用は、人が地球を引く力です ともいえなくなります。重力も光速で伝わるので、ある瞬間に人が動いて、人の受ける重力が変化しても、その変化が地球(の中心?)に伝わるまでの間は、人が地球を引く力とは「同じ大きさ・逆向き」ではないことになります。  「場」を考えるときには、「場の運動量」を導入し、物体が重力場などの「場」から受ける力の反作用は、物体が場に及ぼす力だと考えることになると思います。電磁場からの電磁気的な力でも同様です。  慣性力についても、重力と等価という立場では、「慣性力場」を想定し、慣性力の反作用は慣性力場に加わる、と考えるのではないかと思います。 http://www.phys.u-ryukyu.ac.jp/~maeno/cgi-bin/pukiwiki/index.php?cmd=read&page=%C1%EA%C2%D0%CF%C02007%C7%AF%C5%D9%C2%E814%B2%F3&p=1 ※ #1 の方の回答は、「慣性」と「慣性力」とが区別されていないように思います。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

>要するに「作用反作用の法則」が成立するのは、慣性系においてのみである ?作用反作用の法則は、いかなる場合にも成立するのでは? http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4028709.html

  • 回答No.2
  • rukuku
  • ベストアンサー率42% (401/933)

こんにちは http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4081812.html の関連で回答します。 http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4081469.html も関連のご質問かと思います。 慣性力というのは「見かけの力」で、実際には存在しません。 実際に存在しない力なので、反作用もありません。 慣性力を使った方が「説明しやすい」というだけです。 物体は、外力が働かなければ、止まっているものは止まったまま、動いているものは、等速直線運動をします。(運動の第一法則) 宇宙空間のエレベーターの乗員の場合を考えます。 もし、エレベーターが加速運動をして、乗員がそのままとどまろうとするなら、エレベーターは乗員を置き去りにして飛び去ってしまいます。 エレベーターと一緒に乗員が移動するには、乗員にも力を与える必要があります。その力は、エレベーターの床が乗員の足を押すという形で乗員に伝わります。その力が、骨や筋肉、内臓などを通じて乗員の全身に伝わります。 乗員は“その場にとどまろう”としているのに、エレベーターは“加速”します。その差が、乗員にとっては「慣性力」と感じられているだけです。

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

>乗員は“その場にとどまろう”としているのに、エレベーターは“加速”します。その差が、乗員にとっては「慣性力」と感じられているだけです。 ということは、慣性力の反作用は、エレベータの床の垂直抗力ということになるのでしょうか。 垂直抗力・・・エレベータの床が人を押す力 慣性力・・・・人がエレベータの床を押す力?

  • 回答No.1
  • n4330
  • ベストアンサー率24% (215/872)

  慣性とは、静止してる物は静止し続ける/動いてる物は動き続ける・・って事です。 動いてる時の慣性力は動き続ける力で動かしてる力では有りません。 だから、慣性は何物に対しても作用しないので反作用もありません。 反作用が無ければならないなら、静止してる物体の反作用とは何でしょう?  

共感・感謝の気持ちを伝えよう!

質問者からの補足

静止している物体には反作用は存在しませんよね。 慣性力は加速度運動をしている物体について考えるのでは?

関連するQ&A

  • 地表は慣性系?

    慣性系とは 慣性の法則が成立する座標系 (つまり物体に何も力を加えなければ、物体は動かないでいられる座標系) 慣性系の座標では外力を受けない限り、運動状態を変えない 慣性系に対して等速度運動する座標系もまた慣性系とみなせる とありますが、 例えば、細かい力(地球の自転による力とか、空気抵抗とか、摩擦力とか) を無視した地表の座標系を考えたとき、その座標系は慣性系といえるのでしょうか? その座標系の中では物体は常に重力がはたらいているのに 慣性系ということはできるのでしょうか?

  • 相対性理論における等価原理について

    一般相対性理論の指導原理となった(?)「等価原理」というものは、重力による作用と加速による作用が観測上では「等価」である、という原理のようですが、これらは本当に「観測上区別できないもの」なのでしょうか? 例えば、エレベーターの中の上下2地点で、同じ重さの物体に働く力を調べたとします。もし、厳密にこの2つの力が同じならば、それは加速による作用と判るのではないでしょうか? なぜならば、もし重力による作用ならば、垂直方向の位置の違いにより、厳密には2つの力の値に差が出るのではないでしょうか? (それが観測できるかどうかは別として。) それとも、加速されている時も、その加速によって2地点間の距離が(わずかながらでも)縮み、その結果として、2地点での加速度に差ができて、重力による場合と区別できないということなのでしょうか? または、「等価原理」というのが、「1地点における作用が重力によるものか、加速によるものかが区別できない」ということなのでしょうか? しかし、「1地点における作用」というのならば、例えば「電磁気力による作用」というのも観測上は区別できないのでは? 済みません、不勉強で、まったく見当はずれの点も多いかと思いますが、どうぞよろしくお願いします。

  • 慣性力について

    慣性力というものは実際に働いている力なのでしょうか。それとも見かけ上の力なのでしょうか。慣性力の反作用の力は無いから、運動の第3法則「物体Aが物体Bに実在の力を作用させるとき、物体Bは物体Aに、同一直線上に大きさが等しく逆向きの力を作用させる。」により慣性力は実在の力ではないとも思ったのですが、物体Aとか物体Bが慣性力を考える際にどれに当てはまるものがない・・・・。参考書にも詳しくのっていない。慣性力が実際に働いている力なのかどうか。どなたか教えていただけませんでしょうか。よろしくお願いします。

  • 等価原理における慣性力と重力の向きの違いについて

    相対論初心者なので、とんちんかんなこと質問してたらすみません。 アインシュタインの等価原理では「慣性力と重力は本質的に同じ」とあります。 アインシュタインの発想としては、慣性力のポテンシャル関数が計量テンソルで表されることから、重力ポテンシャルも計量テンソルで表されるだろう、と考えた、とあります。 慣性力と重力が本質的に同じ性質を持つことに関してはいいとして、 私が気になっているのは、慣性力と重力の「向き」の違いです。 自由落下する観測者にとって、慣性力と重力は大きさは等しく、向きは逆向きです。 計量で表すと、両者は空間反転対称性 すなわち4行4列の対角行列で、対角成分が (1、-1、-1、-1) の関係にあるのではないか?と考えてしまいましたが、これは間違いでしょうか? もし間違いなら、慣性力と重力の向きに違いを計量ではどうやって表すのか? ご教授願いますm(*-_-*)m

  • 慣性は慣性力で説明できるのですか。

    慣性力やダランベールの原理が分かりません。しかも、慣性力は見かけの力でしかないのですから、慣性の本質は何なのかが、全く分かりません。物理学者さんでも、重力理論が未成なので、分かりかねる所なのでしょうか。

  • 大気を地球に縛り付けているのは何の力ですか?

    遠心分離機は、ものすごい勢いで回転させて、やっと密度差が生じて分かれます。仮に遠心力が働くとしても、非常に弱い力しか及ぼさないのではないでしょうか。 気体に少ししか遠心力が働かないとすると、等価原理によって大気にも重力があまり及ばないことになります。大気を地球に縛り付けている力は、本当に重力なんでしょうか? 等価原理は、遠心力と重力の区別がつかないということです。相対性理論で使われています。

  • 慣性系とは何ですか

    慣性系とはニュートンの運動の第1法則~第3法則がはたらく運動系だと学校で教わりました。 しかし、よく分からないことがありますので以下の2点についてお聞きします。 その1 電車が時速40kmで等速で走っています。この電車の中にAさんがいます。 また、これを地上で観測している人Bさんがいます。 AさんとBさんは同じ慣性系にいるのでしょうか。それとも別々ですか。 F=maなので両者は加速度0、つまり同じ慣性系にいるような気がします。 でもBさんは静止しているので静止系で違う慣性系のような気もします。 その2 上の電車が駅を毎秒5m/s^2で等加速に加速します。 このときAさんとBさんは同じ慣性系にいますか? F=maだと地上と電車の中では加速度が違いますから違う慣性系だと思います。 しかし、webをみると等速度運動でないと非慣性系になると書いていました。

  • 慣性力について

    慣性力についてです。以下のような問題に悩んでいます。 質量mの小球がエレベーターの天井から軽い糸でつるされており、その床からの高さはhである。エレベーターは加速度aで上昇している。上昇している最中に静かに糸を切る。切ってから、小球がエレベーターの床に落下するまでの時間はいくらか。 解答を参照すると、エレベーター内にいる観測者から見れば、糸を切った後の小球にはたらく力は重力と慣性力になるようです。ただ、エレベーターとつながっていない小球に慣性力がはたらくということがなかなか理解できません。 どのように考えればいいのでしょうか。 具体的に教えていただけるとありがたいです。

  • ニュートンの法則

    ニュートンの3法則のうち、作用反作用の法則がないとすると、運動量が保存されませんよね? そうなると、他2法則「慣性の法則」「運動方程式」はどうなるでしょうか? どなたか教えてください。お願いします。

  • 慣性の法則から運動量保存の法則が導ける?

    古典力学について調べているのですが、 ニュートンの運動の第1法則(慣性の法則)を応用して 運動量保存の法則が導いたと考えてもいいのでしょうか?