質問: 無重力状態での運動 「無重力の状態において自分でボールを投げると自分も投げた方向と反対に動きます」 上記は正しいですか? もし正しいとした場合そのボールをすぐに自分で取った場合はどうなりますか。 さらに、無重力状態で大きな密閉された箱の中にランダムに加速するロケットのような物を入れてもっていた場合その人間はどのような運動になりますか? ロケットは箱の内側の壁を破れないとする。 分かるところだけで結構ですのでお答え願います。
回答: わかりやすくするため、自分と同じ重さのボールを投げたとします。(本質的なことでないので、気にしなくてよいよ) ボールを左に時速10キロで投げたら、自分は右向きに時速10キロで動きます。 その瞬間ボールを取ったら、ボールの左向きの力と自分の右向きの力で打ち消しあって、両方とも止まります。 物理学的に完全には正確ではないけれども、わかりやすく言うとこんな感じですよ。 箱の中のロケットに関してですが、これはちょっとやっかいなんだ。 君が中学生くらいだったら、ちょっと難しいかもしれないが、一生懸命聞いておくれ。 まず、ロケットが加速するには、ガスを噴射しなくちゃいけない。 さっきのボールを投げるのと一緒で、ロケットの加速する方向とは逆向きにガスを噴射(ボールを投げる)しなくちゃいけないんだ。 これを、人間とボールに例えて説明するよ。 i i i ●○ i i i i i ●がボール、○が人間ね。iが壁。 ●が左に加速するとき、○は右向きに加速する。 ボールの時と同じね。 すると、 i i i ● ○ i i i i i 先に●が壁にあたると、少し箱は左に動きます。 そして●は少しはねかえります。 次に○が右の壁にあたります。 すると箱が今度は右に少し動きます。 これをくりかえすと、箱は右、左にゆれます。(振動します。) だけど、ボールが左に行く力と人が右に行く力は同じなので、箱はもとあった位置を中心に左右に動くから、いつのまにか100メートルさきに移動してるなんてことはないよん。 簡単にすると、こんなところでしょうか。 もっと厳密にやると、とっても難しいので、やめましょうね。