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14番は列車の最初の状態では先頭と車の先頭が同じ位置にあるので、列車の先頭を観測地点としています。
基準が動くのがおかしくないか、という所ですが基準点をどこにとっても別に問題ない、というしか説明できないです。
すいません。等加速度運動している座標系を取った方がこの場合は計算が楽になる、というしかちょっと説明できないです。
16番は、もし仮に川の水が止まっていたらこの船は5m/sで進むけれども、川の水が流れているのでこの船は川の流れに逆らう向きに進めて、川の流れと合成して結果、垂直に進んだ場合を考えています。(川上に向かって斜めに進んでも、水が川下に流れているので、結果として垂直に進む)
説明不足かもしれませんが、こんな説明でいかがでしょうか?
基準点は、観測者から見て静止していようが等速だろうが、等加速度だろうがどこに置いても物理法則は成り立ちます。
だから、問題を特く時に(この問題についてだけではなく、バネの問題とか、球の衝突とか)どこを基準点に置いて、運動方程式をたてたり、物体の加速度運動の問題を解く時に簡単に答えが出る座標系を適切に決めるかが重要です。
この問題は、列車からみて車の距離を求める問題なので、座標を列車の先頭と置けば、そこで表される距離xはそのまま知りたい答えなので、1番簡単に回答が出ると分かるからです。人間の立っている位置を座標系に置くと、列車が人間から見た時の距離を時間で表した後で、車の人間からの位置を出し、その後車と人間の距離と列車の人間との距離を引き算しなければ、求められている答えが出ないので不便だし、さらに車と列車の距離を知りたいのに、なんで間に関係ない人間の位置を挟んで考えなければならないか、と考えると自動的に人間の座標いらないじゃん、ってならないですか?
相対加速度や、相対速度というのはあくまで人間からみた表現です。列車の先頭にいる観測者から見れば自分は止まっていて、地上の人間や車が相対速度や相対加速度を持っているようにみえるのです。
詳しく教えて下さりありがとうございます。相対速度の理解が深まりました!
回答ありがとうございます!川の流れの方はスッキリしました!基準点が動くのが問題ないというのは、相対速度や相対加速度を考えてるからこそという解釈でもよろしいでしょうか?