物理の問題だと思うの - 数学@ふたば保管庫

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物理の問題だと思うのですが御教授下さい

100`で走る車の上から100`のボールを車の進行方向に投げたとします。
運転手とボールを投げた人以外がボールのスピードを観測した時200`になる、というのは理解しました。(逆向きだと0)
いわゆる慣性の法則というものだと思います。

ここで本題ですが、以前に友人から「光速を超える事はできない」といった趣旨の発言を聞いた事があります。
ですが、上記の慣性の法則からいけば走っている車のヘッドライト、つまり光は光速を車のスピードの分だけ超えている事になると思うのです。削除された記事が3件あります.見る

私の答えが間違っているのか
友人の言う事に例外があるのか(光自身はその限りでないのか)
あるいは両方とも正解で矛盾の無い様な説明がつくのか

私は文系で物理や化学に疎いもので中学校程度の知識しかありません
注文をつけて申し訳ありません、精一杯理解に努めたいと思いますので
噛み砕いてご説明いただけたらと思います。宜しくお願いいたします。

光は波なので波長が伸びたり縮んだりするだけ速度は変わらない
赤方変異とか紫方変異とか言う奴が起こる

>光は波なので波長が伸びたり縮んだりするだけ速度は変わらない
>赤方変異とか紫方変異とか言う奴が起こる
少し調べてみましたが性質で言うと音に近いのでしょうか
慣性の法則が音や波には当てはまらないもののようですね
光のドップラー効果というのも面白いです
勉強になりました

光の質量を測ってみよう

光に質量ってあるんでしょうか?
とっても微々たるもので存在している、とか?
光源によって差が出てくるとかあるのでしょうかね
そもそもどうやって測るのか

>光は波なので波長が伸びたり縮んだりするだけ速度は変わらない
この説明で納得しちゃうんだ?
走ってる車と停まってる車それぞれの前照灯が同じ速度ならば走ってる車からの方が早く到達する事になるがね

光速に近い場合の速度の合成則はv'=(v+V)(1+vV/c^2)が正しい
普段使う速度の合成則v'=v+Vはv,Vが光速cより十分小さい場合でのみ成り立つ近似則だから車のヘッドライトに適用するのは上の式なわけ
Vが車の速さで、vが光速(v=c)とすれば、静止してヘッドライトを眺めた時の速さv'は
v'=(c+V)(1+cV/c^2)=c
になって光速を超えることはないわけだ

>が正しい
>普段使う速度の合成則
>適用するのは上の式なわけ
>になって光速を超えることはないわけだ
みんなはこんな馬鹿っぽいレスしちゃ駄目だよ♡

>上記の慣性の法則からいけば走っている車のヘッドライト、つまり光は光速を車のスピードの分だけ超えている事になると思うのです。
若いアインシュタインはスレ主とは逆につぎのように考えた:「慣性の法則」もとい「速度の合成則(ガリレイ変換)」が光にも適用できるとすれば〈手鏡を持った自分が光速で前進した途端に自分の顔の鏡像が見えなくなる〉という事が起こるはずだが、そんな事は”ガリレオの相対性原理“からして起

(続き)こり得ない。とすれば、光ほどの速さで動く物体についてはガリレイ変換とは別様の変換が適用されるべきであると。

音波とから波の実体は媒質の疎密とか変移とかで表されるが、
光というのは(真空中を伝わることからわかるように)
疎密とか変移を定義できるような通常の媒質を伝わる波では無く、
動く電場が動く磁場を生み、その動く磁場がさらに動く電場を生み…
というマッチポンプで進行する変な波

ここで簡単に「動く」と言ったが、動きを定義するためには
(1)時間を最初に定義して動きを導くか、
(2)時間を導くために動きを定義するか、のどっちかの選択の余地が論理的にはあって、

しかし物理学のテーゼの一つな相対性(どこでも物理法則はいっしょ)との兼ね合いとか
実験事実(マイケルソン・モーリーの実験)とかとマッチするのは後者の方だった…!

そうなる理由はだれも知らん
光の伝播を説明するマクスウェルの方程式自体は(1)と(2)の立場に中立で、ただ「真空中光速度=c」とだけ逝ってくれる

>手鏡を持った自分が光速で前進した途端に自分の顔の鏡像が見えなくなる〉という事が起こるはず
そうなったとして、何か問題でも?とマクスゥエルの電磁方程式を学ぶ前の物理学科の学生なら聞き返したことであろう…
スレの話は、光の成り立ちに言及せねば完全な説明にはならないのだ

書き込みをした人によって削除されました

スマンNo.96971の前半のは撤回
No.96968な「速度の合成則(ガリレイ変換)」仮定の下では、
真空中光速度が絶対か否かに関係なく手鏡に普通に自分の姿が映るだろJK
(∵さもないと「手鏡に自分が映るか否か」が自分の絶対速度に依存するってことで相対性に反するし、

> No.79385
ほんとしつこい

>光は光速を車のスピードの分だけ超えている事になる
池に投げた小石の波紋より車のスピードが速いだけですよ

光速度は一定ですが
限界速度とはきいてません
光子の絡み合いとかもありますし
つきつめると一個の光子がそれぞれの慣性系で
同じふるまいをするという原則みたいなものが
あるような気がします
ここまでくるとやはり次元的に思考がおよびにくものと考えますです コンビニいてくる

>運転手とボールを投げた人以外がボールのスピードを観測した時200`になる
正確にはそうならないよ

観測者を原点にとった慣性座標系では
自動車やボールは進行方向にローレンツ収縮するので
v=200[km/h]より極わずかに遅く観測されます

具体的には、γ=√(1-β), ただしβ=v/cという因子が掛かり
v=200km/h=5.55…x10^(-2)[km/s], c=3.0x10^5[km/s] なので
γ=0.9999999074…
つまりボールの速度は 199.9999815[km/h]だと観測されるわけです

>光に質量ってあるんでしょうか?
慣性質量は常にゼロ
さもないと、古典電磁気学のローレンツ変換に対する不変性が破れるので
観測事実と矛盾する

場の量子論では
どんな点粒子も自己エネルギー≒質量が発散するのだが
相対論的場の量子論(QEDなど)では光子の慣性質量がゼロになるように
繰り込み(renormalization)の基準点にしている
理由は古典電磁気学と同じ

>正確にはそうならないよ
はーうるせー

>正確にはそうならないよ
センスの欠片もないな

>正確にはそうならないよ
難癖つけるだけなら馬鹿でも出来る
見本ですな

https://www.youtube.com/watch?v=Hx9Z4MdnQ1w

じぇんじぇんわからへん…(;´Д`)

お前ら知ってたか?
重力が及ぶスピードも光の速度と同じ何だぜ?

書き込みをした人によって削除されました

>難癖つけるだけなら馬鹿でも出来る
いやいや

こういう小数点以下何桁も小さい「ごくわずかの差」が
この世界の仕組み=真理を暴いているのですよ

実は最近は、一般相対論から導かれる
重力ポテンシャル=地表からの高さの違いによって生じる
「時間の流れ方の差」も直接測定できるんです
航空機などに乗せた精密な原子時計と地表の時計の差を見るのですが
相対論関係のこういう精密実験は
いわゆる「科学的方法」のお手本でもあるのです

>こういう小数点以下何桁も小さい「ごくわずかの差」が
>この世界の仕組み=真理を暴いているのですよ
ちなみに↑をこのスレのテーマに関して書けば、

No.97007 の差が存在する
⇒この世界はローレンツ変換不変性を持つ=相対論的宇宙

No.97007 の差が存在しない
⇒この世界はガリレイ変換不変性を持つ=ニュートン力学的宇宙

…となるわけです

難癖つけた馬鹿が絡んでる

何言ってんだこいつ
測定にかかりっこないボールの速度の小数点をかいて偉そうにしてるからバカにされてるんであって別の精密実験の例を後出ししても取り繕えないよ

日常的にはニュートン力学で十分なんだけど
光速近くになったらいきなり相対性理論の世界になるわけじゃなく
日常的な現象でも相対性理論的な要素は厳密に言えばありますよ
ってだけの話なんですけどね

>測定にかかりっこないボールの速度の小数点をかいて
ボールのスピードどころか、相対論の効果は秒速1mmのものであっても目視確認できる形で現れてるけどね。日常的に。

>ボールのスピードどころか、相対論の効果は秒速1mmのものであっても目視確認できる形で現れてるけどね。日常的に。
どんな現象?

>どんな現象?
少しは自分で調べたらどうかな?

大抵は、一つの光源から複数に分岐させて
速度や加速度=重力場の違う経路を通った光同士の航路差が
目に見える現象(干渉)になって見えるんだけどね

たとえばGPSが普及する前のカーナビや航法装置は
そういう乗物の加速度による光ファイバーループの
ごくわずかな一般相対論的光航路差を積分して
自分の位置や速度を算出してたんだよ

>少しは自分で調べたらどうかな?
調べても分かんないから訊いてんすよ
そんな意地悪しないでさくっと教えてくださいよ
日常的に目視できる現象ってのを

メ、メスバウアー効果、

書き込みをした人によって削除されました

相対論で電気力と磁力は同一になるから、秒速数ミリの電子の動きで回るモーターは相対論の効果が目視できる現象だわな。

>秒速数ミリの電子の動きで回るモーターは相対論の効果が目視できる現象だわな。
どんな効果が見えるんですか?
それ説明しないならただの馬鹿の戯言ですよ

>どんな効果が見えるんですか?
普通の人はモーターが回るのを見られると思うのだが?

>普通の人はモーターが回るのを見られると思うのだが?
モーターが回るのを見て相対論の効果がどう見えるのかって訊いてるんだと思うよ

ていうか電荷を加速運動させると電波が出てくるのに
電荷を重力下に置いとくだけでは電波が出てこないという現象は
日常的に観測される、

>日常的に観測される
相対論の効果がどう見えるのかって訊いてるんだけどね

>相対論の効果がどう見えるのかって訊いてるんだけどね
たとえば回転している透明媒体を通る光線を見ればいいんだよ
相対論的な効果で光の通り道によって位相や波長がごくわずかだけどずれるから
干渉縞になってすぐにわかるよ

それが相対論の効果だと説明できなきゃ意味が無いでしょ

というよりも、相対論の検証のための実験だよ。
あらかじめ計算して予想した通りの干渉縞がでてくるわけ。

>たとえば回転している透明媒体を通る光線を見ればいいんだよ
それもうモーターの回転の話じゃなくて羽根の回転の話だよね

あのね、反骨精神たくましいのは素晴らしい資質なんだけど
ずばりと核心つくような指摘は出来ないの?
インタビュアーも頭が良くないと質問は出来ないんだよ。