ノート:ニュートン力学

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[編集] ニュートン力学における作用反作用の法則に関する疑問

二つの質点に働く力には、一方の質点に作用する力だけでなく、他方への反作用の力がある。 これらの力は大きさが等しく、方向が逆である。

とあるが、はたして物体に働く力がつり合ったまま物体が本当に移動するのだろうか？。

つり合う力の大きさが等しいときは、物体は動かないのではないだろうか。 これは、机の上に置いた物体が動かない状況で説明可能と思える。

もしくは、つり合う力の大きさが等しい時は、互いに逆方向に移動する時ではないだろうか。 これは、水の上に浮かぶボートを押し合ったとき、互いに逆方向に移動する状況で説明可能と思える。

２つの物体が片方向に移動する時は、移動する方向に働く力が強いのではないだろうか。 これは、物理実験と呼ぶには簡単すぎるが、自分の右手と左手を合わせて押し合って、 両手に加える力が同じなら、力がつり合って手は動かず、どちらか片方の手に加える力が強ければ、 両手は加えた力が強い方向に動く事で説明可能と考えられる。

私の考える疑問点は、力がつり合ったまま本当に物体が移動するのだろうか？と言う事です。 ちなみに、私は、学校で物理を習った事は、ありません。 セミナーなどで、質問したら、ウン万円も取られるのでしょうね。 ネットを利用して申し訳ないのですが、物理に詳しい方、どなたか、私の疑問に答えていただけないでしょうか。 --テクの猫 2005年11月24日 (木) 09:42 (UTC)

こんにちは。こう考える人はそんなに少なくないと思います。答としては、作用反作用の時の「互いに逆向きの大きさが等しい力」はただ一つの物体に掛かるのではなく、触れ合っている異なる二つの物体にそれぞれ掛かる、という事に注意して下さい。

>つり合う力の大きさが等しいときは、物体は動かないのではないだろうか。

この場合は、

>一つの物体にかかる力の大きさが等しいときは、物体は動かない。

という意味であり、そして

>つり合う力の大きさが等しい時は、互いに逆方向に移動する時ではないだろうか。

この場合は

>接触したそれぞれ別の物体にかかる力の大きさが等しい時は、互いに逆方向に移動する。

とすれば正しいです。つまり、「つり合い」の意味の使い方が異なる訳です。

>２つの物体が片方向に移動する時は、移動する方向に働く力が強いのではないだろうか

これは正しいです。この両手の話においては、右手と左手の間の作用反作用力以外に、右腕・左腕からの腕力が働いている事に留意して下さい。作用反作用力自体は、動いていようと止まっていようと向きは逆で大きさは等しい。だから結局それ以外の外力、つまり腕力でどちらに両手が動くのかが決定します。--W.stuart 2006年5月4日 (木) 19:33 (UTC)

つり合う力の大きさが等しい時、動かず止まっているか、互いに逆方向に移動するかで、私の頭は混乱していましたが、W.stuartさんの解説でスッキリしました。 ありがとうございました。--テクの猫 2006年6月30日 (金) 14:36 (UTC)

[編集] もう少しいい言い回しはないものでしょうか

[1]この編集なんですが、もう少しいい言い回しはないでしょうか。前半は書き換える前の「一致」という言葉が不正確なので書き換えること自体に異存はないのですが、「代用」という言葉のも少し違和感が有ります。まあ、この部分に関しては書き換え後の文でも悪くはないと思うのでそのままでも良いとおもいますけど。問題は後半で、この文で何が言いたいのかわからなくなってしまっていると思います。書き換え前の文は、”日常的なスケールではニュートン力学は十分役に立つ”という意味であるのに対して、「～にすぎない」という表現がニュートン力学の有用性を不当に貶めているように感じられますし、「～な運動の範囲で完結する」という限定が、くどすぎてイメージし辛くなっていると思います。この部分は冒頭定義の次にくる概説にあたる部分ですので、正確である事よりもまず、現代におけるニュートン力学の有用性などを簡単にイメージできるような表現をとることが求められると思います。yhr 2006年11月23日 (木) 15:37 (UTC)

「近似」という言葉で良いのではないでしょうか。「～な運動の範囲で完結する」は私もくどすぎる、というより何も意味を付け加えていない表現だと思います。--Morivert 2006年11月29日 (水) 13:08 (UTC)

[編集] 量子力学との関係

「量子力学は粒子数が十分に多く、温度が十分に高い場合に」というのは正しいのでしょうか？　まずは１個の質点の力学を考えれば、運動量が十分に大きい場合に量子力学はニュートン力学で近似できるのではないでしょうか？　多数の電子の振る舞いはやはり量子力学で扱わねばならないことが多いのではないでしょうか？　--Morivert 2006年11月29日 (水) 13:18 (UTC)

粒子数が十分に多く温度が十分に高い場合にはデコヒーレンスが起きやすいということは言えますが、それはニュートン力学で近似できるということとは違うのではないでしょうか？　また微弱光の干渉実験では、光子が1個ずつは粒子として振る舞うが多数の測定を集めると波の性質が現れる、ということなので、むしろ記事の記載とは逆のことが言えてしまいます。--Morivert 2006年12月1日 (金) 11:42 (UTC)

その部分を書いたときに、何を参考にしたのかすでに忘れてしまいましたが、今読み返してみて、少なくとも必要な条件が抜けている事は間違いないので、とりあえずは消してしまったほうが良いかもしれません。というか、なにかとんでもない誤解をしていた可能性が高いように思います。わざわざ温度という言葉を使っているところから考えるに、統計力学的な何かだったのかもしれません。yhr 2006年12月2日 (土) 12:02 (UTC)

「運動量が十分に大きい場合に」なら間違いではないので、そのように書き換えようと思います。ついでに相対性理論との関係の方も表現を手直ししておきます。不確定性原理では運動量と位置が不確定の関係にありますが、運動量が十分に大きいとその誤差も比例して大きくなり、結果として位置の不確定性は小さくなりニュートン力学で近似できます。具体的には、１個の素粒子の運動が単なる質点の運動として記述できます。運動量が十分に大きいと、その軌跡を観測しても運動はほとんど乱されないから、という考えもできます。なお「微弱光の干渉実験」と書きましたが、二重スリット実験という項目ができていました。--Morivert 2006年12月2日 (土) 22:30 (UTC)

>粒子数が十分に多く温度が十分に高い場合にはデコヒーレンスが起きやすいということは言えますが >それはニュートン力学で近似できるということとは違うのではないでしょうか？
適切な解答にはなりませんが余談として、エヴェレット解釈とも関連しますが「１つの状態ベクトル（世界）の中で物体は古典的に振舞う」という事から、デコヒーレンスが起これば物体の運動はニュートン力学で表せるそうです。また、デコヒーレンスが起こらなくても「エーレンフェストの定理」というのがあって、少なくとも　全ての量子状態を考慮した平均値はニュートン力学的な振舞いをします。粒子数（自由度の数）が多くて温度が十分に高い場合にデコヒーレンスが起こり易いのは事実ですが、個人的にはそれらはあまり本質的ではないと思っています。研究者の間での統一見解ではないのですが。--W.stuart 2007年1月26日 (金) 09:57 (UTC)