鳥が電車と同じスピードで並走しているとします。この場合電車の中の人から見ると鳥は止まって見えると思います。


この鳥が同じスピードで電車の窓から中にすーっと入ってきたとき電車の中の人から鳥はどう見えるでしょうか?

空気抵抗がある場合とない場合で教えてください。

回答の条件
  • 1人5回まで
  • 登録:2006/06/04 00:25:43
  • 終了:2006/06/04 20:06:05

ベストアンサー

id:tomo9999 No.4

tomo9999回答回数4ベストアンサー獲得回数12006/06/04 01:22:04

ポイント18pt

動いている物体に人間が飛び乗る場合と同じように、

車内に飛び込んできた鳥は、電車の一部に触れない限り、その電車の影響は受けないでしょう。空気抵抗の有無が、その鳥の揚力に影響をあたえるだけではないかと思われます。但し、鳥が電車に触れると同じ運動系に入るため、その瞬間、摩擦力、抗力が鳥に影響を与えます。その作用が、何らかの運動の変化を鳥へ与えたのち。その運動の状態によって、慣性の法則が成り立ちます。

そもそも慣性の法則とは、「物体は同じ運動の状態を、何らかの力の作用がはたらなければ、続けようとする」ということですから、

列車の中では、列車に触れない限り、鳥は今まで通り飛び続けるはずです。

空気抵抗と重力のない状態で人が動いている物体に飛び乗る場合、動いている物体に触れないと、慣性の法則ははたらきません。

触れる瞬間の速度が同じであれば、相対速度がゼロの状態であれば、鳥は電車のイスに自然に止まることができるでしょう。

電車に触れなければ、飛んでいる姿勢で、止まっている様に、電車の中の人は見えるはずです。

id:aidiary

ありがとうございます。berryberyyさんの回答と同じと認識しました。

berryberyyさんのとこで書いたのと同じ疑問なんですが等速で動いている電車内でホバリングをはじめたラジコンヘリと電車と等速で窓から入ってきて静止している鳥の違いって何でしょう?

前へ進むためのエネルギーの供給源はラジコンヘリ(電車から)、鳥(自力)という違いだけで同じとみなしてよいんでしょうか。

2006/06/04 08:53:05

その他の回答(5件)

id:yoneto164 No.1

ヨネちゃん回答回数813ベストアンサー獲得回数942006/06/04 00:36:03

ポイント19pt

空気抵抗がある場合

  • 車内に入ったとたん鳥は更に加速を始めます。

空気抵抗がない場合

  • 鳥は列車の中で静止します。(重力も無視)
id:aidiary

ありがとうございます。

空気抵抗がある場合に加速を始めるというのは外で受けていた空気抵抗が車内に入るとなくなるからという理由でよろしいでしょうか?

また空気抵抗がない場合に静止するとのことですがこのとき鳥は電車の慣性とは無縁でしょうか?つまり、鳥が速度を落とすと電車の後方にすっとんで行きますか?

2006/06/04 00:45:53
id:berryberyy No.2

berryberyy回答回数24ベストアンサー獲得回数12006/06/04 01:15:51

ポイント19pt

空気抵抗がある場合

仮に鳥が止まっていたとしたら鳥のとんでいるときの速さの風速を受け、それにつり合うだけの力が働いてその場にとどまっています。つり合うだけの力を持ったまま電車の中に入ると、さっきまで受けていた風の力がなくなり、前方へ向かう力が全開になってしまいます。

で、電車、鳥が動いていたら電車と同じスピードで飛んでいる鳥が電車の中に入った途端、電車の倍のスピードで電車の中をとんでしまうコトになります。(車両の端まで一気に到達して衝突…)

空気抵抗がない場合は鳥、電車ともに純粋に前に進む力のみが働いていることになり、電車の中に入ったとしても電車に触れない限り同じスピードで進み続け電車の慣性も影響しないでしょう。

その時の鳥はまさしく空中で止まっているように見えるはずですが、羽ばたいて推進力を得ている鳥がはたして空気抵抗がない空間で飛べるか?という、問題もあります。

羽ばたこうが羽ばたかなかろうが「前方への推進力」が必ずあるのであれば上記のような結果になると思いますが、いかがでしょう?

id:aidiary

ありがとうございます。私の想定してた答えに最も近いんですが

>「電車に触れない限り」同じスピードで進み続け電車の慣性も影響しないでしょう。

が納得できないです・・・最初から電車内にいるラジコンヘリが電車が動き出して等速になったときにホバリング初めても慣性を受けて電車と同じスピードで動き、車内の人から見ると止まっているように見えると思うんですが。この場合電車に触れてなくても慣性受けますよね?

電車が等速運動している状態で一度でも電車に触れていたら慣性が働き、途中から飛んだ状態で飛び乗り一度も電車とかかわらなければ違うってことですか?

2006/06/04 08:58:18
id:Einstein No.3

Einstein回答回数62ベストアンサー獲得回数02006/06/04 01:16:52

ポイント18pt

基本的には1の方と同じ意見ですが、空気抵抗が0ですと、揚力も消えて鳥が飛べなくなるので、鳥が慣性力だけで移動していると仮定すれば、羽根の動作でない何かしらの方法で電車の中に入ってくれば静止するでしょう。

鳥が速度を落とせば、空気抵抗がないので後方にすっとんで行きます。

id:aidiary

ありがとうございます。

鳥という例えは悪かったです。ロケットのほうがよかったかな・・・

2006/06/04 08:52:52
id:tomo9999 No.4

tomo9999回答回数4ベストアンサー獲得回数12006/06/04 01:22:04ここでベストアンサー

ポイント18pt

動いている物体に人間が飛び乗る場合と同じように、

車内に飛び込んできた鳥は、電車の一部に触れない限り、その電車の影響は受けないでしょう。空気抵抗の有無が、その鳥の揚力に影響をあたえるだけではないかと思われます。但し、鳥が電車に触れると同じ運動系に入るため、その瞬間、摩擦力、抗力が鳥に影響を与えます。その作用が、何らかの運動の変化を鳥へ与えたのち。その運動の状態によって、慣性の法則が成り立ちます。

そもそも慣性の法則とは、「物体は同じ運動の状態を、何らかの力の作用がはたらなければ、続けようとする」ということですから、

列車の中では、列車に触れない限り、鳥は今まで通り飛び続けるはずです。

空気抵抗と重力のない状態で人が動いている物体に飛び乗る場合、動いている物体に触れないと、慣性の法則ははたらきません。

触れる瞬間の速度が同じであれば、相対速度がゼロの状態であれば、鳥は電車のイスに自然に止まることができるでしょう。

電車に触れなければ、飛んでいる姿勢で、止まっている様に、電車の中の人は見えるはずです。

id:aidiary

ありがとうございます。berryberyyさんの回答と同じと認識しました。

berryberyyさんのとこで書いたのと同じ疑問なんですが等速で動いている電車内でホバリングをはじめたラジコンヘリと電車と等速で窓から入ってきて静止している鳥の違いって何でしょう?

前へ進むためのエネルギーの供給源はラジコンヘリ(電車から)、鳥(自力)という違いだけで同じとみなしてよいんでしょうか。

2006/06/04 08:53:05
id:Kumappus No.5

くまっぷす回答回数3784ベストアンサー獲得回数1852006/06/04 01:30:44

ポイント18pt

回答者のyoneto164さんは空気抵抗=鳥が羽ばたいて飛ぶために必要なものという意味で答えているのだと思います。

空気抵抗がある場合に加速を始めるというのは外で受けていた空気抵抗が車内に入るとなくなるからという理由でよろしいでしょうか?

違います。鳥ではなくて長い荷台のトラックと並走して走る人を想像すればいいでしょう。鳥は空気を叩いて前に進んでいるわけですから。

例えば時速10kmで走るトラックと並んで時速10kmで走る人がそのまま荷台に飛び移れば、はじめから荷台に乗っている人からすれば飛び移ってきた人が地面を走っていたのと同じ力で荷台を蹴って加速して最終的に時速10kmで荷台の上を走っているように見えるはずです(飛び乗りのときのいろいろなロスとかは考慮してません)。

また空気抵抗がない場合に静止するとのことですがこのとき鳥は電車の慣性とは無縁でしょうか?つまり、鳥が速度を落とすと電車の後方にすっとんで行きますか?

このトラックの荷台の摩擦が0になったようなものです。荷台の上でいくら走っても滑って加速できないので静止するだけです。もともとトラックと同じ運動ベクトルで移動しているわけだから、走るのをやめても別に後ろにすっ飛んでいくわけではありません。

鳥の場合も速度を落としても後ろにすっ飛んだりはしません。電車が加速した場合には後ろにすっ飛んでいくように見えるでしょうが…。どうやって浮かんでいるのか謎ですけどね。

電車の中と外というふうにわけて考えるのではなく例えば外から見た状態で考えると混乱しにくいと思います。

相対論関係でこういうのが感覚的に通じない話というのはありますが(電車の中央にある光源の光の電車の前後への到達時刻についてなど)、それとは別ですよね。

id:aidiary

空気抵抗で飛んでいる鳥の場合という意味ではわかりやすいご回答で納得しました。ただ鳥はただのたとえで空気抵抗がなくても飛べるロケットとお尋ねすればよかったです。

2006/06/04 08:48:51
id:midict9a No.6

midict9a回答回数11ベストアンサー獲得回数02006/06/04 10:16:29

ポイント18pt

横からの回答になりますが、

空気も慣性系と非慣性系に分けて考える必要があります。


「空気抵抗が存在する場合」

・鳥が電車の中に飛び込むシーンとトラックの上に飛び込むシーンと2パターン考えて見ましょう。

電車の場合、空間が十分に密閉されておりますから、電車が加速すると共に電車内の空気も同じ速度で動き出します。

トラックの屋根の場合、空間が開放されておりますから、車がある一定の速度で走行したら屋根ではその速度の風を前から受ける事になります。

電車やトラックと同じ速度で飛ぶ鳥がトラックの上に差し掛かったら、静止して見えるでしょう。これが電車の中に入ったら、「鳥が本来空を飛ぶ速度+電車の速度(電車の中の空気の速度)」で鳥が飛ぶ事になるので、鳥は前方方向に向かって飛ぶように見えるでしょう。

ラジコンヘリの場合は、トラックの上でホバリングは非常に困難となるでしょう。電車の中では、電車と共に空気が移動しているので、一定速度の電車内でのホバリングはらくらく行えます。

鳥が電車の外から見ると、電車内は電車の移動速度と等しい速度の「追い風」が吹いているように見えるので、もし鳥が電車の中に入って静止する時には物凄い急ブレーキをかける感じになるでしょう。また、もし電車の中でホバリングしているヘリが窓の外に出て行くと一瞬で後方に吹き飛ばされます。


「空気抵抗がない場合」

・そもそもヘリや鳥が飛べるかの話はおいておかねばいけませんが、空気の慣性がないので、電車の外の鳥(ロケット)が電車内に入ってきても等速に見えます。また、車内のヘリは動力の源となる反力が何かという事の説明がつかず、離陸直後に停止して見えるとも、後ろに吹き飛ぶとも言えるでしょう。

たとえば、UFOのような重力を反転させるようなものが電車内で離陸すると考えれば、離陸時に電車の速度方向の力がかかっていますので、静止して見える事でしょう。

 

余談ですが、地球も自転していて、地上は時速1700kmを超える速度で動いています。でも、地球の空気も地球の重力により同じような速度で回っているので、鳥が地上から飛び立った瞬間に吹き飛ばされることもないのです。

(地軸との距離が遠い赤道付近で自転に対する空気の流れが遅れやすく、それが台風の渦巻きの発生原因になってたりします。)

id:aidiary

ありがとうございます。とりあえず直感とはずれてますが納得しました。

2006/06/04 20:05:19

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  • チャチャ入れ i_kumagoroの日記 2006-06-04 22:58:00
    question:1149348340 質問者のコメントより。 最初から電車内にいるラジコンヘリが電車が動き出して等速になったときにホバリング初めても慣性を受けて電車と同じスピードで動き、車内の人
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