慣性力について

質問

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。

回答No.5

ringouri · ベストアンサー

No.2です。補足します。
万有引力は２つの物体間に働くという視点からは「作用・反作用の法則」に従うので、「実際に働いている力」です。しかし、地球とリンゴの間に働く力を地球の重力場という視点からみると、リンゴは地球の重力ベクトル場（重力加速度ベクトル場）から力を受けて落下すると考えられ、地球は反作用が働いているにも拘わらず、ほとんど（実際上はまったく）動きません。つまり地球重力場は事実上不変であり、リンゴの近傍の空間だけを観測していると、ただリンゴが一方的に重力を受けて地面に落下していくことになります。その場合、「作用・反作用の法則」は、ほとんど当てはまっていない（実際上、あるいは近似的には、まったく）当てはまらないことになるわけです。

重力場や電磁力場といった古典力学での「力の場」という考え方をするとき、その力が実際のものか、みかけのものか、と区別することは難しい（ある意味では意義がない）ということです。
「作用・反作用の法則」を基準にして「みかけの力」を定義しても構いませんが、それを区別すること自体にほとんど意味が無くなるのです。
本質的でないと言ったのは、そのような意味からです。

No.3さんの回答にもありますが、
（ほぼ）無重力の宇宙空間で一定の加速度で飛行するロケットの中では
リンゴはその加速度に対応する「重力」を受けて、ロケットの床面に落下します。そのとき、これは「みかけの力」で、リンゴ自体は宇宙空間の慣性系では（力が働いていないので）等速運動をしていて、ロケットの床面がリンゴにぶつかったのだ、という立場もあります。しかし、ロケットの中にいる観測者にとって、自分の感知しない宇宙空間の慣性系に配慮して「みかけの力」と命名することよりも、「重力」が作用して、リンゴが床面に落ちて、つぶれてしまった、と素直に考えるのが普通だと思います。物理的に区別しようがないのですから。

また、リンゴを持ってエレベータに乗り、突然エレベータのロープが切れて観測者もエレベータもリンゴも自由落下をしている状況を考えるのも興味深いと思います。先の例とは逆に、手を離してもリンゴはエレベータの床には落下せず、空中に浮くことになりますね。エレベータの中の観測者は重力で落下するはずのリンゴが浮いているのを見て、重力と反対向きの力がかかったのだと理解するでしょう。そのとき、重力は実際の力で、反対向きの力はみかけの力だと言われても、実際に働いている力と見かけの力が釣り合って、リンゴは空中の一点に留まっている!
「みかけの力」は地上で見ている観測者にとってはその通りですが、エレベータの中の観測者にとっては実際に働いている力と同じ（等価）です。

以上のような簡単な思考実験からも、「みかけの力」という命名を安易にしてしまうと、重要な物理概念が混乱することが理解していただけると思います。（下手な説明で申し訳ありません）

お礼

下手な説明だなんて謙遜しすぎです！とても参考になりました。本当にありがとうございます！

回答No.4

noname#58790

既に正解は出ているようですので。

落語で前座では、
向こうの空き地に垣根が出来たんだってねー。
「へー。」先にお客さんに言われて
前座は「恐れ入りました。」と頭を下げる事をします。

ここでお客さんは大笑いします。

前座で天神様をやったら、師匠にすぐに呼ばれ、
すごいね。
もう何も教える事はありません。今すぐ出て行きなさい。（破門）
と言われたそうです。

前座では、お客さんに笑ってもらう意味を良く知ります。
（意味、意義。）

寄席は、
自分の芸を威張って見せる場所ではなかったんです。
これでは笑ってくれません。（そのネタ、前聞いたよ。）

同じネタで笑いを取る。
これが最も難しいのです。

失礼ですが、まだ前座です。
物理学者になるのは早いと存じます。
今は意味と意義を頭に叩き込む時期ですね。

基礎をおろそかになされた方は殆どが高等物理学になった時点で
誤認、誤解で終わります。

そうならないよう、
しっかり理解しておきましょうね。＾＾

お礼

基礎をおろそかにせずにがんばってみます！ありがとうございました。

回答No.3

BookerL

高校物理の質問と判断し、その前提で書いてみます。

　運動の３法則は慣性系で成立します。というか、「慣性系が存在する」ということを主張しているのが第１法則「慣性の法則」です。
　非慣性系で現れる慣性力は「見かけの力であって実在の力ではない」と考えるのが一番わかりやすいでしょう。xillさんもお書きになっているように「反作用が存在しないので実在の力ではない」と理解すればいいと思います。

　ただ、次のような話があります。外の見えない箱に人間が入っているとき、その箱の中で普通に重力が働いているのか、あるいは箱が宇宙空間にあって加速度運動をしていて慣性力が働いているのか、区別する方法はない、つまり、慣性力と重力は本質的に区別ができないのだ……
　これを考えたのがアインシュタインで、相対性理論につながります。

お礼

ご回答ありがとうございます。とても参考になりました！

回答No.2

ringouri

非慣性系において慣性力に対応する加速度ベクトル場を考えているわけですから、その観測系（座標系）においては「実在の力」です。
ベクトル場による力を考える場合には作用・反作用の法則は本質的ではありません。（強いて言えば、「反作用」はベクトル場の空間全体に作用しているとも表現できるでしょうが、言葉の遊びかも知れません。）

補足

「ベクトル場による力を考える場合には作用・反作用の法則は本質的ではありません。」とはどういうことでしょうか？おねがいします。

回答No.1

guuman

完成とは見かけの力だ
日完成系では存在するように見えるが
完成系ではまったく働いていない
ニュートンの則は完成系で成立するので
日完成系でニュートンを使用するには修正が必要になる
ニュートンの第２・第３を補足に正確に書け

補足

第２法則
「物体に実在の力が作用するとき、その力の方向に加速度を生じ、その大きさは力の大きさに比例し物体の質量に反比例する。」
第３法則
「力は常に２つの物体間の相互作用として現れる。作用があれば必ず大きさと方向が等しく向きが反対の反作用が存在する。反作用が生じないところには力は作用し得ない」　　　　
こんなところでしょうか？