ガリレオの相対性理論についてお教えください。

質問

私は物理に関して、とても疎いものです。
ガリレオの相対性理論で、「船のマストの上からものを落とした場合、舟が動いているのに、そのまま甲板の真下に落ちる」ということを聞きました。
考えると、とても不思議です。
舟が前に動いているときは、真下より後ろに落ちないで、なぜ真下に落ちるのでしょうか？
とても幼稚な質問で申し訳ございませんが、易しい言葉でお教えいただけましたら助かります。
よろしくお願いいたします。

回答No.3

nananotanu · ベストアンサー

やっぱりガリレオの相対性原理とアインシュタインの相対性理論をごっちゃにする回答者が出てきましたね(笑)。

質問者様の間違いではないのでご安心を。
http://selfyoji.blog28.fc2.com/blog-entry-1451.html

お礼

ご回答、ありがとうございます。
セルフ塾のブログを読ませていただきました。
とても分かりやすかったです。
本当に助かりました。
心から感謝いたします。

回答No.8

chiha2525

＞「船のマストの上からものを落とした場合、舟が動いているのに、そのまま甲板の真下に落ちる」
よし実験だ、そういって船の高いところに行き、かぶっていた帽子をひらり・・後ろに飛んでいきました。

＞重いものも軽いものも落ちる速さは同じだ
大きい玉と小さい玉を、同じ坂道を同時に転がしました。小さい玉はあっという間に下に転がりましたが、大きい玉はゆっくり転がっていきました・・

＞慣性の法則
電車の中を飛ぶハエは、電車が動き出しても電車内の同じところを飛び続ける。

物理学を信じるなｗ

おまけ
Ｑ「１から１０の数の内、２で割り切れるのいくつ？」
Ａ「全部」

数学は偉大だ

お礼

ご回答、ありがとうございます。

回答No.7

nananotanu

ガリレオとアインシュタインを混同する方や、ましてや相対性原理と慣性の法則を混同する方がいらっしゃるようで…

ガリレオの相対性原理は「相対的に同じ速度で運動しているものの中（あるいは上）では，全く同じ力学法則が成り立つ」というものです。アインシュタインはそれを「力学法則だけでなく，光や電気・磁気など， あらゆる物理法則が全く同じになる」と拡張した。

質問者様の例をガリレオの相対性原理で正しく説明すると、船が一定の速度で運動しているなら(と、質問文には明記されていませんが。書き落しですか？)静止している時と同じ力学法則に則った運動が船上では起きるので、マストの上から物を落としたら、”船が静止している時と同じ様に”真下に落ちます。
ココで重要なのは、例えば強風が吹いていて物が流される場合、船が停まっていても一様に動いていても、(動いてる間に風が変わらないなら)同じ様に流された位置に落ちる、ということです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
「相対的に同じ速度で運動しているものの中（あるいは上）では，全く同じ力学法則が成り立つ」
私には少し難しけど、何度か読んでいるうちに少しわかったような気がします。
いろいろ仰せいただき、ありがとうございました。
心から感謝いたします。

回答No.6

toshih2000

落とした物は
直前まで、その船と同じ速度で進行しているから
手を離した後もその運動を維持します。
なので、真下に落下します。
ちなみにこれは、船に対して風が吹いておらず
船も等速直線運動をしている場合です。

実際は、マストがある船だとすると帆船と考えられるので、
船が前方に進んでいるという事は、
後方から風が吹いていると考えられます。
そうすると、落とした物の形状によっては、
風に吹かれて前方に落ちるのが普通でしょう。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
落としたものは、手を放した後も、食前まで船と同じ速度で進行しているので、同じ速度進行するという運動を続けるのですね。
いろいろお教えいただきまして、ありがとうございます。
心から感謝いたします。

回答No.5

l_e

『慣性の法則』ってやつです。
納得してもらえるかどうか分からないけど、とりあえず説明しています。

船が北に向かって移動しているとします。
船のマストの上にいる人も北へ移動しています。
その人の持っている持ち物も北へ移動しています。

この「北への移動」が手を離した瞬間に消滅するっていうのはちょっと変じゃないですか。

今度は船が突然止まったときのことを考えてみます。
こっちは直観的に分かりますよね。列車が急停車したら、前に倒れそうになるのと同じです。
北に移動する船が止まっても、マストの上にいる人が続けている「北向きの移動」は直ぐには無くならない訳です。
納得しました？

質問にあるような疑問が生じるのは分かります。力学の法則って一見して直観に反して見えちゃうことが多いです。

例えば、北向きに移動する自動車の窓からタバコをポイ捨てする人を考えてみてください。

タバコは車と一緒に北向きに移動していますから、『慣性の法則』に従うとタバコの「北向きの移動」は無くなりません。
従って、ポイ捨てされたタバコは車が北へ真っ直ぐ進む限りいつまでも、ポイ捨てした犯人を追いかけ続けることになります。

実際は、こんなこと起こりませんよね。空気抵抗で一気に減速して、ついでに重力によって下に落ちていきます。
なので、タバコはすぐに視界から消失します。

ぼくは、力学の法則や問題を見て「直観的にこれは納得できん」と思ったときは、“真空・無重力・摩擦無し”を想像してみることにしてました。
そうすると、納得できなかった理由は、空気抵抗や摩擦のせいだったって気づくんです。

ただこれは、単にぼくが納得できたってだけなので、合わなかったら別の納得する条件を探してみてください。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
具体的な例で「慣性の法則」が少しわかったような気がします。
煙草をポイ捨てすると、捨てた犯人を追いかけ続けるんですね。
確かに実際に風の空気抵抗で、このようなことは起こらないことはわかりました。
いろいろお教えいただき、ありがとうございました。
心から感謝いたします。

回答No.4

はる のパパ（@van62097）

アインシュタインによって確立された物理学の基礎理論で、ガリレオ(ガリレイ)もその理論を発表しています。
早い話が、ジェット旅客機の中でテイッシュペーパーを落としても足元に落ちます。
同じ速度で移動している物体は、その速度に合わせて移動するからです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
飛行機に乗ったとき、落としとものが膝に落ちました。
同じ速度で移動しているものは、同じ速度で移動するのですね。
お教えいただきまして助かりました。
心から感謝いたします。

回答No.2

foomufoomu

ガリレオの相対性理論は、たとえば、
地面に対して秒速20mで走っている電車は、秒速5mでジョギングする人から見えれば、秒速15mで走っているように見える。　のような、単純な運動関係を示した理論です。

これだけでは、たいして理論らしくないのですが、たとえばニュートンの慣性の法則と組み合わせると、
等速直線で動いている電車の中で起きるできごと（たとえば物体の落下運動）を電車に乗っている人が見ると、静止した部屋の中で中の人が見るできごとと同じになる。という法則ができます。

船のマストの話も、この電車とおなじで、船をすっぽり箱でおおったと考えればよいです。

慣性の法則を使った説明は、たぶん別の人がしてくれると思いますから、省略します。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
舟を箱で囲ったことを想像すると、電車と同じだとイメージしやすかったです。
いろいろお教えいただきまして助かりました。
心から感謝いたします。

回答No.1

cliomaxi

まず、相対性理論はガリレオではありません。
それはアインシュタインです。
http://ja.wikipedia.org/wiki/アルベルト・アインシュタイン

質問にあるのは「慣性の法則」です。
ざっくりと言うと、外部から力を加えない限り、止まっているものは止まったままで、動いているものは動き続けると言うものです。
地球上では空気抵抗や摩擦抵抗などで動き続ける事は出来ませんが。

考えると不思議かも知れませんが、毎日体験していることです。
電車内で飛び上がっても同じ場所に着地するあれです。
もっと大きく言えば地球は自転、公転していますから止まっている訳ではありませんが、やはり垂直にジャンプしても同じ場所に着地しますよね。
これは電車にしろ地球にしろジャンプする人が同じ速度で動いているからです。

で、質問の場合も落とす前のものは船と同じ速度で動いているのです。

お礼

ご回答、ありがとうございます。
確かに電車の中で飛び上がったことはありませんが、ものを落とすと足元に落ちます。
不思議ですけど、毎日体験していることなんですね。
落としたものが、電車と同じスピードで動いているのですね。
いろいろお教えいただきありがとうございました。
心から感謝いたします。