真空の電車の中でジャンプすると

質問

電車の中でジャンプすると、電車の中の人間も空気も電車と一緒に移動しているので、同じ場所（電車の中において）に着地しますが、電車の中が真空の場合、ジャンプするとどうなるのでしょうか？空気がないので、壁に激突してしまうのでしょうか？
慣性など、この辺りの物理がよく分かっていませんので、御教え願います！

回答No.5

gldfish · ベストアンサー

人間が同じ場所に着地するのは、「空気に合わせて（流されている）から」ではないですよ。

簡単に言うと、電車が時速30kmで走っているとすると、その中にある人・物も同じように時速30kmで移動しているのです。
で、真上にジャンプしている時に上の力（ジャンプする力）や下の力（着地する力・重力）が働きますが、それに加えて常に時速30kmで横に移動している力が人間に働いているので、殆ど同じ場所に着地するのです。（ちなみに、この時に電車がスピードを変えた場合、人間は違った位置に到着します。）

電車が急にスピードを落とすと、人は体を持ってかれますよね。あれは、スピードを変えた電車に対し、人は時速30kmで移動しているままなので、体が持っていかれたり壁に押し付けられたりするのです。

・・・という意味で、空気があるか否かが着地位置に影響することは、殆ど無いと考えていいと思います。

慣性という言葉は通常「空気の影響」ではなく、こういったことを説明するのに用います。

お礼

分かりやすい例を示した回答をくださり、ありがとうございます。
私は、電車に直接もしくは間接的（空気を媒介して）に接触していないと、慣性が働かないと勘違いしていました。
ということは、走っている電車の屋根の上で飛んでも（やったことはありませんが）慣性は働くが、吹っ飛ばされてしまうのは風（空気抵抗）の影響、ということで良いのでしょうか？

回答No.7

gldfish

No.5です。

＞吹っ飛ばされてしまうのは風（空気抵抗）の影響、ということで良いのでしょうか？
その通りです。電車と人は時速30kmで移動しているけど、大気はそうではないので、吹き飛ばされてしまうのですね。

お礼

ありがとうございます。
おかげで、疑問が解決できました！

回答No.6

mappy0213

慣性の法則では空気という概念は無視しますので　真空でも同じですね
電車と同じようにあなたも動いています　時速50ｋｍで動いている電車の中にいればあなたも時速50ｋｍで移動していることになります
慣性の法則の第1法則は「静止している質点は、力を加えられない限り、静止を続ける。運動している質点は、力を加えられない限り、等速直線運動を続ける。」
つまりなんらかの力が加わらなければ物質はそうの状態を守るってのが慣性の法則です

空気があろうがなかろうが　あなたも電車と同じ速度で移動しているので空気がある場合と同じく着地地点はジャンプした場所と同じになります。

お礼

慣性がよく分かっておらず、空気という概念を入れてしまったため、混乱していましたが、みなさんの御回答のおかげで、慣性には空気という概念は含まれないと分かりました。ありがとうございます！

回答No.4

fjnobu

真空の中では人間は窒息して、膨れ上がって爆発・死亡します。
そんな問題ではないですね。
真空でも空気中でも同じで、電車とともに移動して、真上に飛び上れば電車の同じ場所に降りてきます。

お礼

ユーモアのある回答、ありがとうございます。
皆さんのおかげで、空気は慣性には無関係だと分かりました。

回答No.3

gtx456gtx

慣性の法則を理解していないようなので・・・再確認することをお勧めします。

>電車の中でジャンプすると、電車の中の人間も空気も電車と一緒に移動している
>電車の中が真空の場合、ジャンプするとどうなるのでしょうか？
>空気がないので、壁に激突してしまうのでしょうか？
「電車の中でジャンプすると、電車の中の人間も空気も電車と一緒に移動」という事実を、「空気があるので電車も人間も一緒に移動」と考えていると思います。　それって正しいですか？
慣性の法則は・・・どこに？？？？

お礼

仰るとおりです。
慣性の法則は中学校で習いますが、実は相対性理論に使われているくらい深いのですよね。
今一度、勉強し直してみます。
御回答、ありがとうございます。

回答No.2

nanatabi

運動の第一法則の慣性の法則によれば、等速直線運動しているのであれば、人間も同様に等速直線運動を続けて同じ場所に着地するのではないですか。
加速していたら後ろに、減速していたら、前方に。

お礼

なるほど。
やはり私は慣性の法則の定義は覚えていましたが、意味が良くわかっていませんでした。
御回答くださり、ありがとうございます。

回答No.1

RTO

列車が加速したり、カーブで曲がっていない状態、すなわち等速度運動を行っている限りは
中でジャンプする際に空気があろうとなかろうと同じ地点に着地できます
乗客も同じ速度を持っていたのですから、水平方向の速度ベクトルは一定です

なお、計算上地球の丸さを無視、列車の速度は常識的な速度とします。（光の速さや、第一宇宙速度に達するような列車ではないとします）

お礼

1番目の御回答、ありがとうございます。
空気は無関係で、ベクトル（力学）で考えるのですね。