光速に近い宇宙船から、その進行方向と反対向きに、これまた同じ速度で野球のボールを発射した場合、そのボールは地上から見てどうのように見えるでしょう? もしくはどのように振る舞うでしょうか? またこのボールをバットで打ち返せるのでしょうか?

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  • 登録:2007/08/13 21:01:51
  • 終了:2007/08/17 21:33:56

回答(12件)

id:minkpa No.1

minkpa回答回数4178ベストアンサー獲得回数552007/08/13 21:08:02

ポイント15pt

止まった状態になります。

http://q.hatena.ne.jp/1187006509

id:kaznov17

地球上だとどの程度の時間止まっているでしょうか?

2007/08/13 21:34:18
id:winbd No.2

winbd回答回数1050ベストアンサー獲得回数432007/08/13 21:09:34

ポイント15pt

宇宙船にバッティングマシンが取り付けられているみたいに考えていいんですよね?

その場合はすぐにボールは落下します(重力があれば)。

重力が無いなら静止した状態です。


昔、テレビ番組で「時速100キロの車から逆方向に100キロの球を投げる」という企画をやってましたが、ボールはすぐに落下しました。

もちろん重力や風の問題があるのでその場に落ちたわけではなかったですが、理論上ではまったく動かずその場に静止することになります。

http://q.hatena.ne.jp/

id:kaznov17

地球上ですぐに落下するでしょうか?

2007/08/13 21:35:13
id:TNIOP No.3

TNIOP回答回数2344ベストアンサー獲得回数582007/08/13 21:16:08

ポイント14pt

宇宙でならボールは止まって見えるはずです。

ボールが回転してなくて、光速に耐えられるという前提で発射した場合の話ですが。

普通はボールに回転が加わるので、その回転方向にゆっくりと動くことにはなると思います。

進行方向と同じ速さで発射すると移動のエネルギー自体が0になるので、その場に置いたのと同じ状態になります。

当然バットでその止まったボールを打ち返すことも出来ます。

http://q.hatena.ne.jp/1187006509

id:kaznov17

1Gの重力下で、宇宙船からそのボールをみた場合、すぐに落下するのはどうも奇妙な振る舞いに思えます。たとえば新幹線の車内で進行方向とは逆にボールを投げた場合、投手からは普段と同じに感じるはずです。つまりすぐには落下しないように思うのですが……

2007/08/13 21:41:35
id:bangohan No.4

bangohan回答回数770ベストアンサー獲得回数72007/08/13 22:28:32

ポイント14pt

>新幹線の車内で進行方向とは逆にボールを投げた場合

新幹線とボールは同じ速さですか?違うでしょ。





落下、自由落下。http://q 

 

id:TNIOP No.5

TNIOP回答回数2344ベストアンサー獲得回数582007/08/13 22:38:53

ポイント14pt

奇妙に見えるかもしれませんが、物理学的にはそうなります。


150kmの新幹線内で進行方向と逆にボールを150kmで投げた場合、ボールの速度は0kmです。

そして、ボール以外の物すべてが150kmの速度で移動しています。

室内であるため、ボールの受ける空気抵抗は150km時の状態と同じです(空気も150kmで移動しているため)。

だから通常と同じに見えるのです。


しかしこれが新幹線の外だった場合、150kmの球を投げればボールの速度は0kmであり、理論的には空気抵抗も0になります(現実には風や障害物があるためそうなりませんが)。

捕手からはもの凄い速さでボールが移動してるように見えるでしょうが、実際には自分たちが動いているだけです。

人間が投げた場合はボールに回転が加わるため、少しだけ落下し始めるのが遅くなりますが、無回転つまりフォークボールであれば、その場で落下するのと同じ速度で落ちることになります。

http://georoom.hp.infoseek.co.jp/7old/2atmos/2Coriolis.htm


と、上記のようなケースではそれで間違いないのですが、

いろいろ調べたところ、光速の場合はちょっと勝手が異なるようです。

アインシュタインによれば「光速不変の原理」というものが存在し、光速に関しては上記の現象が適用されず、どのような状況でも一定の速度を保ち続けるそうです。


ですから、時速1万kmとか10万kmとかであれば大丈夫ですが、光速の場合は常に光速であり、打ち返すことも不可能ということになります。

id:ootatmt No.6

ootatmt回答回数1307ベストアンサー獲得回数652007/08/13 22:44:12

ポイント14pt

> たとえば新幹線の車内で進行方向とは逆にボールを投げた場合、投手からは普段と同じに感じるはずです。つまりすぐには落下しないように思うのですが……

すぐに落下しますよ。

野球でピッチャーの投げたボールが落下せずにまっすぐキャッチャーまで届くのは、ボールに回転がかかっていて上向きの抵抗を受けるためです。

回転製図にまっすぐにボールを投げれば、自由落下の速度で落下していきます。

http://q.hatena.ne.jp/1187006509

id:markII No.7

markII回答回数744ベストアンサー獲得回数232007/08/13 22:58:36

ポイント14pt

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E9%80%9F%E5%BA%A6%E4%B8%8...

特殊相対論において不変な量は光速 c である。光の速度はどのような慣性系から観察しても同じ値を示す。また、質量を持った物体は光速を決して超えることができないことも示された。

光速には慣性の法則が適用されません。よってどのような状況下でも光速のままです。

ですが質量を持った物体(ボールや宇宙船)はそもそも光速移動が出来ないということが証明されているのでこの問題自体があり得ないということになります。


ということで「光速に限りなく近い速度」として考えると、すでに出ている回答の通りボールは止まります。

落下速度も1Gの重力加速度に従います。


新幹線では人が高速移動しているためそう見えますが、新幹線を除いて外から見た場合は「ただ高速回転している止まったボール」であり、落下速度も1Gの重力加速度と一緒です。

「止まったボールが落下するまでに人が飛び込んでいく」と言えばわかりやすいでしょうか。


また、ピッチャーが投げる球は上昇する回転をしているため、単純にボールを落下させる場合よりも落ちる速度は遅くなります。

ボールを回転させなければ物理的には「なにごとも無かったかのように落下する」ということです。

id:KUROX No.8

KUROX回答回数3542ベストアンサー獲得回数1402007/08/13 23:40:26

ポイント14pt

光速に近い宇宙船内の時間は永遠に止まった状態に近い。

反対向きも同じ。

地球からみると、永遠にとまっているかのように見える。

加速度が0という前提が必要だとは思います。







うーん、なんか変ですけど。

http://q.hatena.ne.jp/1187006509

id:shimazuyosi30 No.9

shimazuyosi30回答回数1608ベストアンサー獲得回数222007/08/14 02:30:06

ポイント14pt

確実に自由落下


http://r

id:seble No.10

seble回答回数4681ベストアンサー獲得回数6172007/08/14 11:53:58

ポイント14pt

素人ですが問題提起。

まず、どの角度から見ているかでも違う気がします。

光速で離れている宇宙船を地上(地上というのはナンセンスなので、宇宙の1点)から見た場合、宇宙船からの光(つまり宇宙船そのものの映像)は光速で離れつつあるので永遠に視認できないはずです(たぶん)

そこから反対方向(つまりこちら側)へ光速で物体を射出できたとして、単純には速度はゼロになるかもしれませんが、果たして視認できるのか?

(できるのかな?)

直線で離れているのではなく、90度の角度から見ているのなら、静止しているように見えるかな?

新幹線の例は、、、

地球の重力影響下にあるので、落ちるとか考えるのはおかしいかと、、

バットで打ち返すというのは、他の物理的条件を一切無視すれば、可能と言えば可能かと、、

(宇宙空間で大質量の宇宙船などに支持されたバットで、極めて少質量の物体を打ち返す事は可能かと、、質量差が小さいと、反動で自身も移動してしまうから、打ち返すのは不可能)

http://annmariomosirokunakattana

id:ita No.11

ita回答回数204ベストアンサー獲得回数482007/08/15 10:03:28

ポイント14pt

ローレンツ変換

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%AD%E3%83%BC%E3%83%AC%E3%83%B...

速度vで飛ぶ宇宙船の人からみた座標系をx',t'とします。

宇宙船からみて速度v2で逆方向に物を投げた場合、

x'=-v2 t'となり、これを外から見た座標x,tで表すと

x=c^2(v-v2)/(c^2+v*v2)t

となります。v=v2の場合、ちょうど速度0になって動かない

ですが、それ以外の場合は相対論的効果で v-v2からズレますね。

id:hitoshi--0-0 No.12

hitoshi--0-0回答回数1ベストアンサー獲得回数02007/08/17 19:47:31

ポイント14pt

問題の意図がよくわかりませんが、力学的にはボールは静止するでしょう。

地上から観測した場合とは、地上は静止系とみなせるのですか。それによって解答は異なるのではないでしょうか。

地上が公転等によって動いているのであれば、ボールは動いてるように観測されますし、絶対静止系なのであれば、ボールは静止しているはずです。ただし、ボールが重力の影響を受ける場合には、外力の影響で加速して動くはずです。

もちろんボールは、なんらかの手段で打つことが出来る。

http://hitoshi

id:kaznov17

ようやく納得できました。皆さん、ありがとうございました。

2007/08/17 21:33:31

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