今回の記事は、そう、かの有名な名前の法則
慣性の法則
についての記事ですｂ
そもそも、この有名な「慣性の法則」とはいったいどういう法則なのか。
物体が力を受けていなければ、もしくは、受けている力の合力が０であれば、等速直線運動を続ける。
っていう奴です！
もともと物体が静止していた場合は、あれだ、「スピードが０」という速さで等速直線運動を続けている、と考えるわけですよ。まあ、静止し続けるってことだけど。
電車に乗って走ってる状態でボールを床に落としても、ボールはまっすぐ自分の足元に落ちる。
これは、慣性の法則によってボールが電車と同じスピードで動き続けようとするからです。
「あれ、ちょっと待ってよ。重力受けてるから、合力０なわけないじゃない！！これどういうこと？？」
そのとおり、いい質問です。
実は、慣性の法則は、水平方向と鉛直方向のそれぞれの方向について成り立つんです。
詳しいことは、ベクトルの分解とかを勉強してからになりますが、
この例だと、ボールは重力という「鉛直方向の力」はうけていますが、「水平方向の力」の合力は０です。
なので、慣性の法則より、水平方向には等速直線運動を続けようとします。
水平方向には電車と同じスピードで進みながら、下に落ちるので、電車に乗ってる人から見るとボールはまっすぐ足元に向かって落ちる、ということなんですね！
ではもう１個例をあげましょう。
車で走ってるときに、車が急ブレーキをかけると乗ってる自分は前にグーッと押し出されるような感じを受ける。
これは、慣性の法則によって、ブレーキをかける前に車が走ってたスピードのまま自分の体が動き続けようとするからです。
「でもちょっと待って、車が止まったら自分の体だって止まるよ？全然動き続けてないよ！」
そのとおり、いいところに目をつけました。
合力が０ならば等速直線運動を続ける・・・
これが慣性の法則でしたが、実は、
合力が０じゃないならば等速直線運動を続けない
これも言えるんですね。具体的には、合力の方向に加速度運動をします。
ブレーキをかけた瞬間、自分の体は前に押し出されるような感じになります
しかし、その直後、シートベルトに阻まれます。
つまり、シートベルトから力を受けるわけです！
こうなると、もはや「合力０」ではありません。
よって「等速直線運動」を続けるということはなくなるわけなんですね！
〜今日のまとめ〜
かかっている力の合力が０である、つまり力がつりあっている場合、動いてるものはそのまま動き続け、止まってるものは勝手に動き出すことはない。
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真田正大
人が、時速三百キロの電車に乗っているとき、電車と一緒にその人も時速三百キロで動いています。
その人が車内でジャンプしたとき、その人は時速３００キロで動き続けようとします。要するに、勢いがついてるものはその勢いで動き続けるってことです。これが慣性の法則です。
電車の中の空気も一緒に時速三百キロで動いているので、空気抵抗もありません。よって、その人は、車内で、空中でも減速することなく、時速300キロで電車と一緒に動き続けるのです。
時速300kmの台の上だと
体は置いていかれますか？
既に解決済みだと思いますが、暇だったので。
空気の抵抗を考えれば体は置いていかれるでしょう。
以下はいじわる回答ですが、
空気抵抗があるという特殊な状況を考える前にもっと単純な状況(ここでは、空気を無視しうる状況)を考えて根本の原理を見え易くするのが勉強する流れとしては妥当なので普通は電車の中などを舞台にする訳ですね。
つまり、何が言いたいかというと、空気抵抗を勘定にいれようがいれまいがそれぞれに対応する運動方程式が書けるのでどうせなら簡単な方で簡単に済ませようということです。腹が立つかもしれませんがわざとキツく言うと、簡単な方を理解できていませんよ、ということです。
ほんとのところ慣性の法則ってのは慣性系が存在することの要請みたいなもので受験生には関係ない法則です。慣性の法則を知らなくても運動方程式を正しく立てられれば、運動を捉えられますし、わざわざ誤解を生む形で教科書に載せた奴がバカなだけです。
ただの自己満足です、不快でしたら消して下さい。