物理教室

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動きを止める

ここでは、等速運動している物体をどこから見るかという視点について説明しています。


「動きを止める」とありますがここでは
等速運動している物体の動きを止めてみましょう。
あくまでも等速運動している物体の動きの止め方ですのでご注意ください。

上図を例に説明しましょう。
物体Aが速さ7[m/s]でx軸正の方向に
物体Bが速さ5[m/s]でx軸負の方向に
等速運動しています。
物体A、物体Bは十分に離れていて衝突することはないものとします。


この図の例では「動きを止める」意味がないのですが
問題によっては相当考えやすくなったりするので 知っておいても損はないでしょう。
実は「動きを止める」という事は、視点変更を意味します。
どういうことかといいますと
普段、物理の問題を解く際、私達は物体の運動を地面で立っている人の視点から見ています。
つまり、私達は静止している(速度=0)状態から物体の運動をとらえています。
上図の例ですと
物体Aがx軸正の方向に速さ7[m/s]、
物体Bがx軸負の方向に速さ5[m/s]で
運動しているととらえているわけです。
当たり前じゃないかと思うかもしれませんが、
これが静止している人から見た物体の運動です。


では物体Bの動きを止めてみましょう。

物体Bの動きを止めると視点が物体Bからの視点になります。

物体Bからの視点(物体Bと同じ速度で運動している人からの視点)で運動をとらえると以下のようになります。
物体Bが基準になっていますので物体Bの速度は0です。
物体Bから物体Aを見ると
物体Aがx軸正の方向(物体Bに向かって)に速さ12[m/s]で等速運動しているように見えます。
物体Bを基準とした時の物体Aの速度は相対速度で求まります。
したがって、物体Bから見た物体Aの速度=7−(−5)=12[m/s]と求まるわけです。


同様に物体Aの動きを止めてみましょう。

物体Aからの視点で運動をとらえると以下のようになります。

物体Aから物体Bを見るとx軸負の方向に速さ12[m/s]で等速運動しているように見えます。
物体Aから見た物体Bの速度=(−5)− (7)= −12[m/s]
と求まって、"−"はx軸負の方向を意味しますから、x軸負の方向に速さ12[m/s]で等速運動しているように見えるわけです。

現実でこの視点変更を考えるなら電車がわかりやすい例の一つだと思います。
電車の中から家を見ると家が動いているようにみえますよね。
もちろん、電車から降りて家を見ると家は静止しています。
この現象がまさにこの考え方ですので
イメージしやすいのではないでしょうか。


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