発車と電車内を飛ぶ虫の行方は？

質問

この質問は大学の先生に聞いても首をかしげたほどの、私にとって解き明かされていない最大の謎です。

昔よく電車で移動してたのですが、電車が走ってるときはそれに乗車しているすべての物体は、その電車の速度とイコールとなるのですよね。
そのすべては移動している電車に接触しているからその速度に比例するのです。
問題はここからです。
駅で停車している電車(0Km/h)の車内にチョウが空中を飛んでいるとします。そして、電車が発車した時そのチョウはいったいどうなるのでしょうか？
※ちなみにチョウは車体に触れていません。
私の考えじゃ、車体に触れていない分電車の速度を受けずに、連結部分にあるドアに激突すると考えてます。

何回か実験したのですが、虫が無視して(笑)有力な結果を得ることができませんでした。

回答No.4

kkkhhh · ベストアンサー

結論から言うと激突はしません。少しくらい動くでしょうが。
電車が動けば、電車内の空気も一緒に移動しますが、その時厳密に言うと慣性の法則で加速中は車両の前方と後方では後ろのほうが気圧が高くなります。
逆に減速中は空気が前に行きます。

簡単にわかる方法を1つ。
連結付近に座ってください。貫通幌の扉を開けておいて下さい。すると、加速時、減速時には隣の車両から風がきますよね。
加速時は後方に向けて、減速時は前方に空気が流れて行きます。
定速走行の時はすきま風くらいしかきませんよね。
車体と一緒に空気が移動しているからです。
しかし、あたりまえながら扉を閉めると来ません。
空気を車両後方の壁で受け止めているからです。

仮にオープンカーみたいな屋根のない電車があると考えてください。その場合、電車が動いても空中の虫はついて来ないでしょう。足元にいるなら、ある程度空気も一緒に動くでしょうからついて来ると思います。

補足

小田急線は連結部分にドアがないのですが、なぜか中央に1つだけ設けられてるんです。(10000系は除く)そして、だれかドアを閉め忘れると、ビュー！って風が吹き出すことがあるんです。でも、この現象トンネルに入ったとき発生するんですよね。だから、空気の存在を頭に入れてなかったんですよ。

回答No.10

noname#11466

結論を言いますと、多少は動きますが激突したりはしません。
原因はやはり空気の存在、空気が動かないので移動には空気抵抗があるからです。

ただこれはチョウだからそうなるはずと言えますが、鉄球が空中にあればご想像の通りドアに激突するでしょう。

ちなみに私の実験はとてもチョウは利用できませんので、ヘリウム入り風船で確認しました。
チョウも風船と同等と思って良いかと思います。

お礼

みなさん！どうもお答えありがとうございます。
一口で言うと空気がすべての物体を支えているから、車内での空中の物体は、電車の力を受けることが分かりました。

早く電車が走ると車内の気圧が低下してくるそうで、特に新幹線は車内の気圧を一定に保つためにドアは完全にロックされ、車内の空気がもれないようにするそうで。

あと、空気の抵抗を受けずに動きつづけているのは惑星・衛星などでしたね。

どうも、みなさんありがとうございます。

補足

これはすごい！
私と同じ考えをしてたのでしょうか？
実際に実験してたんですね。

回答No.9

noname#173609

何も言わずに、清水義範さんの「おもしろくても理科」という本を読んでみてください。

質問者さんのお悩みになってることが、たちどころに氷解することでしょう。

因みに、他の回答の方はどなたも間違ってはいませんが、＃４の方の説明が完璧と思いました。

参考URL：

http://www.amazon.co.jp/exec/obidos/ASIN/4062636263/qid=1096972392/ref=sr_8_xs_ap_i1_xgl/250-2034826-0481016

補足

図書館や親父の書庫から似たような内容の本がないか探してみます。
いま、読みたくてたまりません！

回答No.8

otenamihaiken

こんばんは。
電車の中に蝶が飛んでいるとして激突するほど電車の加速は速くはないと思いますので発車の加速度が掛かりますから多少は後方に移動するでしょうが、蝶も何かを目標に飛んでいるかホバリングをしているでしょうからそのまま飛び続けるかホバリングし続けるのではないでしょうか。
あとは蝶の気分しだいですね。

補足

今回はチョウという生物を例にとっていますが、No.7さんのように風船でも良かったんです。
そういえば、虫は発車するとき、車体に着地しようとするなあ。

回答No.7

koma_koma2

うろ覚えですが、はるか昔に何かの本で読みました。
素人なので記憶違いだったらすみません。

締め切った車内であれば空気が電車と等速度で移動しているため
その中に浮くものも同じ速度で移動するということだったように思います。

確かその本では
水を満たした水槽の中で泳ぐ魚を水槽ごと電車に乗せても
魚は水槽の壁に激突しないという別の例を挙げていたような記憶があります。

ちなみに、その本では虫ではなく風船で実験をしていました。

参考にならないかもしれませんが。

補足

おもしろそうな本。興味がありますね。
できればその本の題名・又は出版社・シリーズ名が知りたいですね。

回答No.6

sttzero

すべて合っているかは自信ありませんが…。

＞電車が発車した時そのチョウはいったいどうなるのでしょうか？
　NO.1の方が言われるように、ドアを閉めた電車内では、車内の空気も一緒に移動しています。ですから、その空気によって浮かんで（飛んで）いる蝶はその空気に乗ってあたかも止まっている電車内と変わらないように飛びつづけるはずです。
　多少空気の移動があればそれに伴って後ろに移動するはずですが…。ですから、窓を全開にした電車が発車するとその空気の流れに乗って後ろに飛ばされるはずです。

　空気抵抗をほぼ伴わない、人間やスーパーボールくらいの比重のものなら空中に飛んだ瞬間に電車が発車すれば着地するまでに進んだ電車の距離分、後ろに後退するはずです。自分で飛んでいるジェットエンジンみたいなのも同じではないでしょうか。

　要するに空気抵抗のあるものは電車内の空気とともに移動する…つまり電車とともに移動するので、電車内にいる人間からは、ちょうは変わらず飛びつづけるということです。

補足

空気がすべての物体を支えているというわけですね。
あの、フワフワして普段なにも見えない・感じない空気にそんなバカ力があったんですね。

回答No.5

canaanium

こんにちは。
専門的な回答はできないのですが、確か物体の移動は空間にも及ぶんだったと思います。
ですので蝶が人間のように接地していない状態であっても車内にいる人間と同じ条件ということです。

> 車体に触れていない分電車の速度を受けずに、連結部分にあるドアに激突すると考えてます。

この考えが正しいとすると、電車に限らずあらゆる乗り物で同じ現象がおこるはずです。
もっと極端にいうと、地球だって動いているのですから、空中に浮いている鳥や虫は自転の影響を受けずに一日で世界一周をすることになります。

そんなことはありえませんよね。

補足

ポン！そうすればすですよね！この考えが現実なら、JALもANAも倒産してしまいますよね。＾＾

回答No.3

koikoiarare

車内が無重力・真空なら激突すると思いますが、車内には空気があります。
空気は電車と一緒に移動するので、空気に触れている蝶にも速度の影響は受けるのではないでしょうか？

回答No.2

HertZ

別の例をあげれば、車内ですったタバコの煙が全て後ろにいかないのは何故、と同様と思われます。

既出ですが、仮に電車の空気が　非接触　として扱われると全て慣性で進行方向と逆に進み、連結部分のドアが割れます。

回答No.1

adobe_san

気になったので・・・
> 車体に触れていない分電車の速度を受けずに、連結部分にあるドアに激突すると考えてます。
ならば電車の中に居る人全てが強い風を受けてるのでしょうか？
その考えは間違ってると思います。
遮断された空間全てが移動するので、蝶は電車と同じ速度で移動するが正解だと思います。

補足

車内にいる人、荷物は車体に触れているために、列車の速度を受け激突することはありません。
内容はその車体に触れて一切触れていない場合を想定した場合はどうなるかです。