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お礼日時:2010/5/31 22:45

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もともとの質問のポイントが明確ではありませんが、前二つの回答と別の観点から回答します。 高校の物理でよく出てくる疑問に、 ①「運動量保存則は系に外力が働かない場合に成り立つ」 ②「二球の衝突現象では、運動量保存則を用いて問題を解く」 ③「二球が衝突するときにお互いに働く力は内力だが、この場合重力は外力ではないか」 ④「そうなると運動量保存則を使って解いてよいのか」 というものがありますが、衝突現象のように非常に短い時間内に、大きな力(衝撃力)を及ぼしあって、一瞬の間に速度が変化する現象であれば、その間に普通の大きさの外力(たとえば重力)が働いたとしても、それが与える力積(=力×時間、これが運動量変化に等しい)は、時間が短いので無視できます。したがって、衝突現象で衝突直前と衝突直後の比較をするときには、外力の影響は無視して考えてよく、両球の運動量の和について保存則が成り立ちます。 自由落下する物体を考えるとわかるように、無限小でない(有限の)時間で、重力が外力として働くときには、運動量保存は成り立ちません。

状況によります。 例えば太陽と地球の関係を論じたいなら重力は内力ですが、地上の小物体同士の運動なら外力です。 すなわち、論じたい相手との間に引力の影響があるかどうかが内力か外力かを決めます。

外力か、内力かは、「系」の定義に関わります。 例えば、地球と質点からなる系を考えるのならば、質点にはたらく重力は内力ですが、質点だけからなる系を考えるのならば外力です。 太陽のまわりを地球が公転していますが、これも、固定した中心(太陽)のまわりの地球の運動、と考えるのならば、重力は外力であり、(地球の)運動量は保存しません。しかし、太陽と地球とからなる系を考えるのであれば、重力は内力であり、そのため(地球と太陽の)全運動量は保存します。それゆえ、(他の力を無視すれば)重心は等速直線運動(または静止)します。