電車から切符を落としたら

質問

動いている電車の中で切符を落としても、
真下に落ちると理科の先生に教えてもらいました。
何エネルギーかも分からないのですが、
動いている電車と私と切符は接しているので
進行方向へ動くエネルギーが作用して移動しますが
切符を手放した時点で、切符は電車から受けているエネルギーが途絶え、
後は慣性の法則なのか、今まで受けていたエネルギーが
なくなるまで電車と同じ方向で進むでしょうが、
止まっている電車の中で切符を落とした時と僅かでも差が
生じるのではないかと思っていました。
日常生活ではない時間－つまり電車はどこまでも進み、
切符が床にたどり着くまでの時間がとてつもなく長い場合、
空気抵抗やその他の不可抗力を全く考えない状態で、
止まっている電車から落とした時と全く同じ場所に切符は落ちるのでしょうか？
僅かでも誤差は出るのでしょうか？
あくまでも、電車に乗った人から見た場合です。
どうぞ宜しくお願いします。

回答No.4

burahuman · ベストアンサー

理想的な等速直線運動とは外部から一切の力を受けない状態ですから電車も人間も切符も全く同じ速さで全く同じ向きに動いている為お互いの差は完全にゼロになります。
と言う事はこの３つの物は等速直線運動をしていても完全に静止していても何ら違いは無いという事です。

例えば宇宙空間を毎秒1000キロメートルの速さで等速直線運動をしている窓のない宇宙船の乗員は五感をどんなに駆使してもそれが止まっているのか動いているのかを確かめる方法は全く有りません。

もっと言えば地球周回軌道の宇宙ステーション内の乗員も外が見えなければ、あるいは各種計器を使わなければ自分達が宇宙空間にただ浮いているのか秒速１万キロメートルで等速直線運動をしているのか地球周回軌道を慣性の法則に従って回っているのか原理的に区別が出来ないのです。
理由は宇宙船と人間と手に持つ切符の動きが全く同じだからなのです。

話は脇にそれますが宇宙船が加速をして毎秒9.8メートルずつ速さが増えている時には進行方向の反対側の壁が床と同じ働きをしてその部分に立てる訳ですがこの現象は宇宙船が地上に立っている事と区別は出来ません。つまり加速度の世界と重力の世界の区別は無い訳です。
ですから宇宙船の後ろの壁に立っている人が横にボールを投げれば地上で投げたのと全く同じに放物線を描いて後ろの壁と直角の壁に落ちて行くのです。
面白いですね。

お礼

回答、ありがとうございました。
よく分かりました。
自転する地球の上で真上にジャンプしても、同じ場所に着地するという
のと同じ事ですか？
積年の謎か、ようやく解けました。
ありがとうございました！

回答No.5

burahuman

#4です
最後から２行目は
【放物線を描いて足もとに落ちていきます】
と読み替えてください。

お礼

補足まで付け加えて下さってありがとうございました。

回答No.3

pascal3

列車の運動が等速直線運動である限り、差はまったく生じません。
これはエネルギー云々とは関係がなく「慣性の法則」のひとつの表れと考えるのがよいでしょう。

ただし「列車の運動が等速直線運動」という前提が破れたときには、その影響がでます。
たとえば列車が加速したり、減速したり、カーブしたりすれば、それが物体の落ちかたに影響します。

また、厳密に言えば、地球は自転しているので、その影響もあります。
ただしその影響が生じるためには、それこそ、落下に何時間もかかるような状況が必要ではあるのですが。

お礼

回答、ありがとうございました。
等速直線運動をしている空間内で起きたことなので、
止まっているのと差がないということなのでしょうか。
等速直線運動を理解してないので、ダメなのですが。
少しモヤモヤが残っていますが、昨晩とは雲泥の差です。
ありがとうございました。

回答No.2

burahuman

電車が加速や減速時でなければ電車と人間と切符間には重力以外の力は働いていませんからこれは電車が静止している状態となんら変わりません。
また＃１さんの仰る線路が動くと言う話ですがこれは電車が止まっているという事を暗示しています。
例えば宇宙空間を秒速20万キロメートルで等速直線運動中の宇宙船内には重力さえも働かないので切符を手から離しても動きません。

まとめるとその状態で車両、人間、切符間にどのような力が働いているかと言う事になりますね。

お礼

回答、どうもありがとうございました。。
「等速直線運動」を理解すれば、今回の質問も理解できそうな
気がしてきました。
歯切れよく、分かった！とお返事できなくてすみません。
でも、質問をした時より、ずっとスッキリしています。
ありがとうございました。

回答No.1

sanori

こんにちは。

まず、質問文中に「エネルギー」という言葉が何度も出てきていますが、この現象を説明するのに「エネルギー」という用語は、とりあえず関係ありません。

さて、
「電車は、止まっている線路の上を走る」
という状況は、
「線路は、止まっている電車の下を走る」
という状況に置き換えて考えることができます。
これを考えた人は、ガリレオ・ガリレイです。

つまり、切符や人間とは関係なく動いている線路は、無視してよいのです。
人間は電車に対して静止しています。
手から離れる前の切符も、電車に対して静止しています。
ですから、「動く線路」の上にいるときと「止まった地面」の上にいるときとで、電車の中で起こることは同じです。

もしも車内に風があると切符は真っ直ぐ落ちませんが、電車の中の空気は電車と同じ速さで動いている、すなわち、空気も電車に対して静止しています。
ですから、切符は真っ直ぐ落ちます。
（扇風機のある電車もありますけどね。しかしそれは、動く線路の上にいても止まった地面の上にいても同じです。）

お礼

すぐに御返事を下さってありがとうございました。
「線路は、止まっている電車の下を走る」という状況に置きかえて考える
ことが出来る、というのか、いまいち理解できないのですが、
電車は動いていても、人間も切符も静止しているから、止まっている電車と
同じことが起きるという御説明は分かった気がしました。
歯切れのよいお礼でなくて本当に申し訳ありません。
でも、以前より格段にモヤモヤが減りました。
ありがとうございました。