高速で走る車からの投球の速さは？

質問

本当につまらない質問ですが、ここ数日頭から
離れません。よろしくお願いします。
　高速道路を時速100キロで走る車（荷台付き）から
時速100キロのボールを投げると初速は実測で200キロ
あると思われます・・。
それではこの車から後方に時速100キロのボールを
投げた場合、このボールの初速は0キロとなるのでしょうか？そうなると高速の外に立っている人から見ると
一瞬でも”止まっている”ように見えるのですか？
　私の想像では少なくとも投げたボールはすぐに失速
してしまうと思ってますが・・・
よろしくお願いいたします。

回答No.5

pen2san · ベストアンサー

他の要因を全て無視すると、ボールの場合皆さんがお答えの様に高速道路上で立ち止まってボールを離した（つまり自由落下）状態になります。つまり、ボールを投げたその地点に落ちる事になります。

余談ですが（頭がこんがらがったら以下は無視して下さい）、先の回答で「ボールの場合は」と断ったのは、もしこれがボールでなく光であれば、前向きに光を発すると光速＋100km/s、後向きに発すると光速－100km/sにならず光速そのままの値となります。これは車の速度でもロケットにの速度でもあるいは光速に近い速度で走っている物体（があるとして）でも同様です。これがアインシュタインの相対性理論に結びつきます。　音の場合はに発した音波は周波数が下がり、前向きに発した音波は周波数が上がります（音速は同じ）。

お礼

なんか　本題よりも光速の方が面白そうな
気がしてきました。また考え込んでしまいそうですが・・・
ありがとうございました。

回答No.4

hagiwara_m

実際に試されるのが一番と思います。「時速100キロ」では大変ですが、歩く速さなら簡単です。ごみ箱に、歩きながらごみを投げ込む実験をします。（後ろ向きに投げ出すことを）うまくやれば、立ち止まってぽとりと落とすときと同じ状態にできます。100km/hの場合も事情は同様です。

なお、「一瞬」という言葉は、意味が曖昧なので、物理的な考察の中では使用されないことをお勧めします。

お礼

だんだんと理解できそうな気がしてきました。ありがとうございました。

回答No.3

shoyosi

高速道路でなくても、新幹線、飛行機、回っている地球の上などで似たような現象は起こります。後方に投げた場合は、当事者は時速１００キロで前方に投げた場合と換わりませんが、その場所以外の地点から見ると確かに０キロです。しかし、すぐに失速するという表現はうなづけません。どのような速度で投げる玉も１秒後には投げた地点よりも引力の作用で約4.9ｍ落下するのです。銃の弾や投球は速度が速いため、無視できるだけです。だから、初速が２００ｋであっても０ｋであっても、ある時間経過後は同じ長さ（時間の二乗に比例しますので0.1秒ならば約5cm）だけ落下しています。その間に視界から去りますので、投球などは落下がないように見えるだけです。

お礼

ありがとうございます。
ボールは対地上から見ると一瞬でも宙に浮いたように、止まって見えるのか？とおもったもので・・・・
ありがとうございました。

回答No.2

toka

んー、なかなか実感できないかも知れませんが。。。
　そもそも「100キロで走ってるトラックの荷台から後ろ（車の進行方向）に時速100キロのボールを投げる」という言葉では、地上対ボールの速度が時速100キロという意味になります。
　質問のイメージ（投げた瞬間速度を失って落ちる、初速ゼロ）というのは、車の速度100キロだけでボールを運ぶ事ですから、投げる人は、「投げる」んじゃなくただボールを手放す、ということです。
　自力でボールに初速を加えたら、（車の速度100キロ）マイナス（自分で加えた速度）が初速として、車の進行方向にボールはゆっくりですが、いくらかは進みます。

　、、、ん～、意味わかってもらえるかな、自信ない。

お礼

ご面倒かけます。
わかりかけたような、やっぱり分からないような
微妙な感じですが、なんとなくイメージとしては
理解できる感じがします。ありがとうございました。

回答No.1

oshiete_goo

空気抵抗などは無視して考えると，
進行方向の前方に投げれば
１００＋１００＝２００[km/h]
後方に投げれば
１００＋(－１００)＝１００－１００＝０[km/h]
で，確かにお考えのとおり，そのまま落ちることになります．

ただし，前方に投げるときは，光の速さに比べて無視できない高速の場合には，特殊相対論的な速度の合成則になるので，単純な速度の「和」にはなりません．

お礼

ありがとうございます。
後方に投げたボールが地上からはマサカ”止まって見えのでは・・”と思って物ですので。早々とお答えありがとうございました。