慣性力24年度�@（慣性力の討論）

※この授業は光波の補足的な説明をした残りの時間で行っています。

１．導入

久しぶりに力学に戻ります。いきなりですが、次の問題を考えてみましょう。

正解は，A君からみると「ウ」，B君からみると「ア」。
※生徒の答え：
・A君･･･ウ（90人），エ（4人）
・B君･･･ア（32人），イ（27人），ウ（13人），エ（8人），オ（13人）

では，次の問題です。

正解は，A君からみると「イ」，B君からみると「ア」。
※生徒の答え：
・A君･･･ア（15人），イ（15人），ウ（58人），エ（4人），オ（2人）
・B君･･･ア（58人），イ（16人），ウ（ 3人），エ（2人），オ（11人）

これらをまず理解することができるでしょうか？
まず両方ともB君の立場から考えます。手を放した瞬間に重力しか働いていない＋ 初速度がある＝水平投射をします。これは手を放した瞬間の速さが同じであれば， 完全に同じ運動です。電車がどう動いているかは全く関係ありません。
ですので，どちらもB君からみれば水平投射の「ア」にみえるのです。

※何人かの生徒は手を放したときに初速度がある ということをスムーズに理解できません。これは実際に見せるしかない。 教壇を走りながらボールを落としました。そうすると「なるほど」という 声が聞こえました。

その上で電車とA君を考えます。
まず等速直線運動しているのであれば，物体が水平投射している速さと 同じ速さで電車も動いているわけだから， A君からみると物体は水平方向には動いているようには見えない。つまり「ウ」となります。
今度は電車が減速していると，その分だけ物体は右にずれていくように見えるはずです。 加速度が一定であればそのずれからは一定なので，斜めにまっすぐ落ちているように見える。 よって，減速しているA君からみると，「イ」のようにみえる。

※まず，手を放すと前にボールが落ちるかどうか確認しました。 ただ放物線ではなく直線になることは難しい。 ある生徒は「ボールからみたら電車は前に加速度があるから」 という完璧な答えをいってくれました （相対的な初速度は０であることを付け加えた方がよかった）。

これをきちんと図で書いてみるとこうなります。
（電車の初速度を10m/s，加速度を-1m/s²としました。）

※A君からみると電車は動いていないということです。

２．まとめ

しかし，なぜ斜めにまっすぐ落ちていくのでしょうか？ ボールに働いている力は重力だけのはずですよね。 A君からみた初速度は０で，しかも重力しか働いていないならば自由落下するはず。
次回詳しく説明しますが，このように加速度運動している観測者の立場に立つと 重力の他に「慣性力」を加えなければいけません。では次回詳しく。
その前にこの現象を理解できていない人は走りながら筆箱でも落としてごらん。 自分で実験することが理解の早道です！

授業を終えて。。。
久しぶりに力学に戻ったが，力学のが好きという生徒は多い。 自分の考えとの違いを比較できるからだろう。 しかし，はじめの例でも理解できない生徒は多い。 設定が難しすぎる。学習したことを使えなければ議論はできない。 つまりまだ何も教えていないので議論はできない（慣性の法則も久しぶりなので無理だろう）。 来年度は変更（電車で加速減速するとき力を感じる→慣性力の説明→問題１→討論→問題２→問題３）

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