物体の移動距離について

質問

物理学には素人ですが、単純な疑問があります。
例えば走っている電車のなかでボールを１メートル真上に投げた場合、戻ってきたときには２メートル移動したことになります。ところが電車の外から見た人にはボールが放物線を描いているように見えると思います。その距離を仮に１０メートルとした場合、実際にボールが運動した距離はどちらになるのでしょうか。電車の中で投げた人にとっては２メートルでも、ボール自身は１０メートル動いています。仮にこのボールが１００メートル分移動したときに破裂するとしたら、５０回投げたときに破裂するのか、１０回目で破裂するのか、どちらなのでしょう。私としてはあくまでボールが空間の中を実際に移動したのは１回あたり１０メートルなのだから、１０回目で破裂すると思うのですが違うでしょうか。つまり投げた人にとってはボールは２メートル分しか動いていないように見えても、実際は１０メートル動いていると思うのです。見た目の運動距離と実際の運動距離は違うと思うし、この差は乗り物が速くなればなるほど大きくなると思います。例えば光に近い速度で走る電車の中で同じ事をすれば、投げた人から見れば２メートル分しか動いて無くても、実際はとてつもない距離をボールは移動したことになります。物の運動距離は相対的なものになってしまうのですが、絶対的な距離というのがあるのかどうか知りたいです。どなたか理屈を教えていただければと思います。
よろしくお願いします。

回答No.7

ddtddtddt

皆様の話をまとめると、けっきょく「絶対静止系（絶対不動の宇宙の中心）はあるのか？」という話になると思いませんか？。昔（19世紀）までは「ある」と思われていました。あなたが素直に、電車の外をそう考えたように(^^)。

　しかし現在では「ない」と考えられ、実験・観測で確認されています。それが相対性理論の一部です(^^;)。

回答No.6

takochann2

ボールが自身の移動距離を何を基準にするかによります。あなたの位置からの移動距離なのか、電車の外なのか、あるいは月との距離とか。月との距離だと地球の自転速度だけで400m/s起動した瞬間に爆発です。

回答No.5

m5048172715

このボールが100m移動したときに破裂する
→ 地球の自転と公転を考えたら、ボールを製造した直後にボールは破裂する。

まあ、簡単に言うと、運動が1つの運動でも、観測者が違うと違って見える。

回答No.4

kissabu

どこを基準にするか＝相対的に　ということですので2ｍ、10ｍどちらとも言えるのでは？
絶対的な距離の考えは＃２さんの言われるように、宇宙のレベルで見ると
まず、地球は２４時間に一回転自転しています。ざっと計算して赤道上で毎秒４６３ｍくらい？（赤道の長さは約４万キロ）
どんどん広く考えて宇宙に座標が取れるかというと、数十年前から宇宙自体も膨張していると言われています。
何かと比較して動いているということなのでしょうが、その比較対象さえ動いていないとは言い切れないでしょう。（それ以上は勉強不足で判りませんが）
座標が特定できない以上、絶対的な距離は計測できません。
従って、１００ｍ移動したら破裂するボールは作った時点で破裂してます。もっとも、絶対距離を測るセンサーは存在していませんし、何年掛かっても作るのは不可能です。

回答No.3

CLIFF1029

>１００メートル分移動したときに破裂するとしたら

ここの過程が間違ってますね。
100メートル分移動したら破裂するなら電車に乗ってる全員爆発してしまいます😿

あと電車が等速で動いている時はそれは静止していることと同じです。
だからこの場合電車の中の人たちやボールには運動エネルギーは発生していません。だから破裂することもありません。
これが慣性の法則です。
https://iec.co.jp/media/corner/hikouki/09

ただこれは光の速さであっても同じかと言われるとそうではありません。
なぜなら空気抵抗があるからですね。多分光の速さで電車を移動させたら空気圧に耐えらず、大気圏に突入した隕石のように燃えるでしょう。破裂はしないです。

回答No.2

watanabe04

実際にボールが運動した距離はどちらになるのでしょうか。
２メートルです。
１００メートル分移動したときに破裂するとしたら
５０回目です。
その差額は「時間が遅れる」ことで穴埋めしています。

それが相対性理論です。

じゃぁ、地球は太陽な周りを回っています。
太陽は銀河系の周りを回っています。
銀河系もなにがしかの運動をしているでしょう。
宇宙に絶対的な座標を引いた場合、
地球だってかなり高速で運動していることでしょう。

これを、「絶対的な座標ではなく、相対的な座標で表せる」としたのが相対性理論です。

地球上にいるとき、止まっていれば静止していると思うでしょう。
等速運動している電車の中にいるとき静止していると思うでしょう。
これを「同じ」とするのです。

だから投げたボールは２メートルしか動かないのです。
外から見た場合は斜めに動いているように見えます。
では、ボールが速く動いたのか時間が遅れたのか
ということになります。
ボールは速く動けませんよね。時間が遅れたのです。

時間=距離÷速さ　という公式があります。
速さ（光速度不変として光の速さ）を固定したために
時間が遅れるか距離が縮むしかなくなるのです。

https://www.youtube.com/watch?v=voFHToRM4xI
ご参考

回答No.1

CLIFF1029

まずは物理的な理論よりも前に改行を覚えたほうがいいと思います！！
どこで区切ればいいのかわからないので長文の時は段落とつけるといいと思います。
読みづらくて。。。頑張って解読しますね！