Physics
มหาวิทยาลัย

2枚目の写真は電車に吊るさがってる小球とその隣で走ってる人の絵なんですけど、どっちの加速度がaでどっちが加速度a'かわからないので教えて下さい

しOLイダvWmかでは 加速度でで運動する観測者が. 力選を受けて運動する質量 の物価 を観測するとき, その加速度を〆 とする。このとき, 実際にはたらく 力だのほかに慣性カーZ を考えれば, 運動方程式は次のようになる。 所ニア(一mg ) ⑦) )
慣性力

คำตอบ

電車に乗っている人から見た運動方程式を考えているのなら、電車の加速度も電車と同じ速度で走っている人の加速度も同じaです。

a’は電車の中での物体の力の合計(ベクトル)をmで割ったものです。つまり、最終的に求まるものであって、問題で初めから設定されるものではありません。

はるか

では、私が書いた絵の中にa'はないのですか?

lasato

この場合電車に対して止まっているので加速度は0ですね。

はるか

どの加速度がaですか?

lasato

絵の中で言うと、走ってる人と電車です

はるか

では、慣性力の加速度がa'ですか?

lasato

加速度は運動している物体の速度の変化する割合であり、力の加速度というものはありません。少しその辺りを整理してみてください。

「慣性力の加速度」と言っているのはおそらく、電車内から見た物体の運動方程式の力の項のうち、慣性力の−maのaのことを言っているのかもしれませんが、それは走っている人や電車の加速度aです。

はるか

ではないということですか?

この場合電車に対して止まっているので加速度は0ですね。
と、昨日仰っていたのですが、この意味よく分かりませんでした。
なにが電車に対して止まっているのでしょうか?

lasato

「慣性力の加速度」という言葉の使い方が間違っているということですね。そもそも、力に加速度は存在しません。

加速度が0というのは電車から見たときの小球の加速度が0ということです。

これは観測結果であり、問題設定で与えられるでしょう。そこから運動方程式(加速度0の運動方程式は力の釣り合いの式と呼ばれたりします)を使って力がどうなっているのかを考えます。

はるか

なんとなくわかったのですが、

1枚目の写真の「その加速度をa'ベクトルとする」とありますが、「その加速度」とはどの加速度ですか?

lasato

同じ物体でも見る人によって加速度は変わります。

この文章の場合、電車(加速度aの人)から見た物体の加速度です。

少し整理してみましょう。問題で与えられていない限りa’は普通わかりません。だからとりあえず適当にa’とでも置いておきます。そして、運動方程式をたてて力をもとめてからやっとa’が分かる!という流れです。そもそも運動方程式は力を求めた結果として加速度がわかるという式ですからね。力→加速度という流れです。

しかし、問題によっては先に加速度が(だいたい釣り合いで加速度a=0として)与えられて、「結果としてこの加速度あるんだからもともとの力はどんなかわかるよね?」みたいなことを聞かれたりします。右の写真の電車の例も同じだと思います。その時は先に加速度a’がわかっていて、力Fは未知です。問題によって様々な条件を加味してFについての情報を引き出していくことになります。加速度→力という流れですね。

はるか

この文章の場合、電車(加速度aの人)から見た物体の加速度です。
と仰っていますが、物体も人も加速度aの電車に乗っているのでどちらの加速度もaではないのでしょうか?
それとも、加速度aの人から見たとき電車の加速度はaではないのですか?

lasato

加速度aの人から見ると電車は横並びで止まって見えます。なので人からみた電車は加速度0です

はるか

《電車(加速度a)の中にいる人が小球を見た場合》
人の加速度は電車と同じ加速度=a

小球は電車の中の人からしたら止まって見えるから
加速度=0

《電車(加速度a)の外にいる人が小球を見た場合》
電車の外の人は止まっているから加速度=0

小球は電車と同じ加速度で進んでいるから加速度=a

ということですか?

lasato

一つ目は加速度0です。
電車から見た人は加速度0です。電車から見た電車自身も加速度0です。

あと、加速度という時に、常にどこから見ているのかを考えてみるといいと思います!!絶対的な加速度なんてないです。

はるか

電車の中の人から見た人自身は加速度0って事ですか?

lasato

そうですね。

はるか

ありがとうございました!

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