車から逆方向に撃った弾の運動エネルギー

質問

No.1696921の質問と回答を読んでいて疑問に思いました。
時速100kmの車から、同じスピードの弾を車とは逆方向に撃ったとき、傍で見ていた人からは真っ直ぐ落ちるように見えるとのことです。
真っ直ぐ落ちるということはスピードが0ですから当然、運動エネルギーも0ということになります。
でも、撃った人は弾に時速100kmに相当する運動エネルギーを与えているはずです。
この運動エネルギーはどこに消えてしまったのでしょうか。

回答No.3

ondy · ベストアンサー

観測者が地面に対して動いているか、地面に対して静止しているかでその観測者に対する物体の運動は異なります。
happyyoko2さんの質問では、弾を撃つまでは車に乗った人の立場で考えているのに撃った直後から地面に立っている人の立場で考えています。一連の思考の途中で観測者の立場を変えてしまうと（座標系を変えてしまうと）このように混乱が起こります。
車に乗った人から見れば弾は100km/hで遠ざかっているので運動エネルギーはどこにも消えていません。一方、地面に立っていた人から見た場合、弾が発射される前は、弾は車と一緒に100km/hで運動していたと見えますね。弾が発射されたあと地面に立っている人から見て真っ直ぐ下に落ちたということは、車に乗っていた人が弾に与えた運動エネルギーが、100km/hで運動していた弾を0km/hに減速させるために使われたと考えれば矛盾は起こりません。
運動は全て相対的であって、絶対の基準となる座標系は存在しないのです。

お礼

大変わかりやすい説明でした。ありがとうございました。

回答No.6

HAK_JF

止まった人から見た場合の、撃ち出す前の弾の状態を考えていますか？
最初は（止まっている人から見て）-100km/h相当の負のエネルギーを持っています。
弾は+100km/hに相当するエネルギーを与えられて、-100km/hを相殺して0km/hになります。
つまり、-100km/hから0km/hに速度が上がっています。

どこにも矛盾は見当たりません。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.5

inaken11

視点の問題かなぁ・・・・

走っている車と弾を打った人物を眺めていれば、弾はポトンと落ちるけど。

走っている人物の視点で見ると、１００ｋｍの速度で遠ざかっていく。

つまり、弾に自足１００ｋｍのエネルギーを与えた。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.4

moby2002

その車に乗っている時点で、弾もその人も運動エネルギーを持っています。
そして、そのひとはその弾の運動の向き（車の進行の向き）とは逆の
向きに仕事をしたのですから、当然負の仕事となり、エネルギーは
相殺されます。

そもそも、地球も動いているのですから、それを考慮すれば、止まって
いる物体も、運動エネルギー０とは言い切れません。
（相当な速さ「自転速度」も持っているはずです）

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.2

herion

消えたわけではなく、きちんと使われてるようにわたしは思います。
時速100kmで走行中ということは、
ただ単に車の外へ物を落とした場合、初速が時速100kmの状態で投げられたのと同じ状態になります。
慣性の法則ってやつですね。
そこで時速100kmという、車と同じ速度を逆方向に力を加えるですから、
時速+100kmで進んでいるものに、時速-100kmの加速を加えるということになります。
これは、車に乗っている人からすれば、時速100kmで離れて行ってるように見えますが、
傍から見れば時速0kmになる、ということだと思います。

お礼

ご回答ありがとうございました。

回答No.1

Tacosan

弾を撃った人の速度が上がりませんか?

お礼

ご回答ありがとうございました。