動く電車の中の空気

動いている電車の中でりんごを真上に投げると外の人からはりんごが放物線上に投げられたようにみえる。これは、人が電車に乗っているということは人も電車と同じ速度で動いているということになる、動いている人から真上に投げられたりんごも人と同じ速度で動いていることになる、ということである。

じゃあ、なんで電車が動くと人も同じ速度で動くのかというと足と電車の床との摩擦で引っ張られるからである。

と、ここまでは高校の物理で考えたことがあるのだが最近ある疑問が浮かんできた。もし、床との摩擦がなかったどうなるのだろう。単純に床との摩擦がゼロであれば中から見ると後ろに進んでいるようにみえるだろう。では、空気はどうなのだろうか。宙に浮いている虫は後ろの壁に押し付けられるのかな。でもそんなこと見たことない気がするけどな。それと空気は後ろの方に押しつぶされるのかな。そんなことになったら前のほうが空気薄くなるけどそれはないよね、きっと。だからといって箱で閉じ込められてるから空気は一緒に動くよと言われたら摩擦がないのにって突っ込みたくなっちゃう。

とか考えながら調べてたらとってもわかりやすい動画が合った。

A Baffling Balloon Behavior - Smarter Every Day ...

これは車内に物体をぶら下げた時と風船を入れた時の実験の動画である。

結果として、物体は後ろに、風船は前に傾いた。

物体が後ろに傾くのは上の議論と通りだが風船が何故前に傾くかというと、車が発信することで空気は後ろに移動し、前の方は空気密度が減り圧力が低くなる。これと浮力の関係で前に移動する、らしいです。

つまり、空気も移動する。上の議論では空気は移動してないだろって思ってましたが、実際は移動してたってことですね。解決解決です。