Introduction to frames of referenceYouTube↗  IA↗(long shot)
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I'd like to do in this video is talk about the notion of a frame of reference
私はこのビデオで参照フレーム (評価基準系) という考えについて話をしたいと思います。
and this is an introductory video in
これは入門のビデオですが，
future videos we'll go into a lot more
後のビデオでは，私たちはもっとこれに ついて深く見ていきたいと思います。
depth but a frame of reference is really
そして参照フレームとは
the idea it's a point of view from which you are measuring things and as we'll
実はあなたがものごとを測定する 時の「視点」という考えです。
see many of the quantities that we might measure in physics like velocity or
物理学では，たとえば速度や 変位のような多くの量を測定します。
displacement they could be different depending on our point of view depending
それらの量は視点によって変化 する可能性があります。
on which frame of reference we are
それらは，私達がどの 参照フレームという
measuring from and to get this an
視点から測定するかに依存して
intuitive grasp of it I'm going to draw
これについての直感をつかむために，
the exact same scenario from three
私はここで，まったく 同じシナリオを，
different frames of reference that's the
3 つの異なった参照フレームから 見ている様子を描きます。
first one this is the second one and
これが最初のもので，
this is the third one so in this first
これが 2 番目のもの， そしてこれが 3 番目のものです。
frame of reference this first scenario
この最初の参照フレームは
we're going to talk about the frame of reference of the ground so if you are a
地上を参照フレームと しているものです。
stationary observer on the ground so you
ここでは，あなたが地上に 静止している観測者とします。
could imagine this is you here and
するとこれがあなたがここにいて，
you're the person doing the measuring of
測定をしている人だと考えましょう。
let's say let's say we want to measure
そうですね，速度を 測定したいとしましょう。
velocities so from your point of view it's since you're stationary relative to
あなたの視点からでは，あなたは 地上に対して静止していますが，
the ground what does the ground velocity
その場合には地上の 速度はどうなりますか?
look like well you and the ground appear to be stationary appear to not be moving
地上にいるあなたから地上は 静止しているように見えます。 地上は動いていない ように見えるでしょう。
now what if you take out your instruments for measuring velocity or
ではもしあなたがある物理の 測定器をとりだして，
you see a change in you see what the displacement is over a certain time for
飛行機と車のある特定の時間の 間の速度を測るとしましょう。
the plane in the car and you're able to see okay look this plane has a velocity to the right of 250 meters per second
そして，この飛行機の右への速度は 250 メートル毎秒ですと言います。
250 meters per second and let's say this
250 メートル毎秒です。
car that is moving quite fast by car
そしてこの車は車としては速い方で，
standards is moving to the left at 50
左に 50 メートル毎秒です。
meters per second so this should be one-fifth of that length let me draw it
この矢印はこちらの 5 分の 1 の長さにするべきですね。
a little bit so let's say this is moving to the left at 50 meters per second well
もう少し短いです。 すると，これは左に 50 メートル 毎秒で動くとします。
none of this seems crazy you might be
ここにあるものは，まったく非現実と いうものではないです。
able to go outside next to the highway
たとえば高速道路を見ていたら，…
and see well 50 meters per second would
そうですね。たしかに 50 メートル毎秒 という車が高速道路にいるのは
be quite fast but anyway you could you
(国によっては) 速すぎるかもしれません。
could observe this type of thing
とにかく，こういうことを観測する ことがあるということは，
happening it seems completely reasonable
ある意味妥当なことです。
but what if we were to change our frame
しかしもし，参照フレームを 変更したとしたら，
of reference the point of view from which we are
つまりものごとを測定する 視点を変更したらどうでしょうか。
measuring things so let's take the frame of reference from of the car well in
では参照フレームを車に 変更してみましょう。
this frame of reference let's say you're
では，あなたがこの車の 中に座っているとします。
sitting in this car and I don't recommend you doing this while driving
これをあなたが運転中にすることは おすすめできませんので，
let's say someone else is driving or
誰か他の人が運転しているとか，
it's an autonomous vehicle of some kind
自動運転の自動車のような ものに乗っているとして，
and you take out your your physic
あなたがストップウォッチ付きの 物理の道具を取りだして，
instruments with the stopwatch and you see what the displacement is of the
地上からの頭上の飛行機との変化がどれくらいか，
ground and the plane over say a second
ある時間， たとえば 1 秒間にわたって測ります。
and you are able to first say from your point of view like well the car is
すると，あなたの視点からは，まず この車は静止していると言うでしょう。
stationary the car has a velocity of
この車は速度 0 である。
zero the car is stationary and you from
この車は静止している。
your point of view you would actually
そしてあなたの視点からは，
measure the ground to be moving you
地上が動いていることを 測定するでしょう。
would see the trees move past you to the
あなたは木々が横を右へ，または 後ろへ通りすぎるのをみるでしょう。
right or behind you if you're moving to
あなたが左に動いているのなら， そうなります。
the left and so from your point of view
するとあなたの視点からは，
the ground would actually be look like it's moving in this direction in that
地上は実際にこの方向に
direction at 50 meters per second it
50 メートル毎秒で動いて いるように見えます。
would look like it's moving behind you or in this cave the way we're looking at
それはあなたの後方に，この 場合私達から見て右側に
it to the right at 50 meters per second
50 メートル毎秒で動いています。
now what would the plane look like well
さて，ではこの飛行機は どのように見えるでしょうか?
the plane not only would it look like it's moving to the right at 250 meters
この飛行機は右に 250 メートル 毎秒で動いているだけではありません。
per second not only would it be just at 250 meters per second but relative to
単に 250 メートル毎秒で 動いているだけではなく，
you it looked like it's going even
あなたに対しては，さらに速く 動いているように見えます。
faster because you're going past it
なぜなら，あなたは飛行機と すれ違っているからです。
you're you're you are going to the left
あなたは地上に対して静止 しているものに対して，
from the stationary from the grounds point of your 50 meters per second so
50 メートル毎秒で 左側に動いています。
the plane to you is going to look like
するとこの飛行機はあなたに対して，
it's going 250 plus plus 50 meters per
250 メートル毎秒たす 50メートル毎秒で動いている ように見えますから，
second so the vector would look like
そのベクトルは，こんな 感じになるでしょう。
this and so it would look like it's going to the right at 300 let me write that in
するとこれはこんなふうに， 右に 300 …。
that orange color at 300 meters per
これはオレンジ色で書きましょう。 300 メートル毎秒です。
second now what about from the point of
では，この飛行機の視点 からはどうでしょうか?
view of the plane what if we're talking about the planes frame of reference why you pause this
もしこの飛行機の参照フレームから 考えたらどうでしょうか?
video and think about what the
ぜひここでビデオをポーズして，
velocities would be of the plane the car
飛行機，車，地面の速度について，
and the ground from the planes point of
飛行機の視点からどうなるか を自分で考えてみて下さい。
view all right now let's work through
よし，では一緒に 考えていいましょう。
this together so now we're sitting in
さて，私達は飛行機の 中に座っていて，
the plane and once again we shouldn't be
先程と同じく，私達が飛行機を 操縦するのではなくて，
flying the plane we're letting someone
誰か他の人が操縦しているとします。
else do that we are physics instruments
私達には物理の測定器があって，
and we're trying to measure the velocities of these other things from my frame of reference well the plane first
私の参照フレームから，これら他の ものの速度を測定しようとしています。
of all is going to appear to be stationary and that might seem
するとまず最初に言えることは，この 飛行機が静止しているということです。
counterintuitive but if you've ever sat
これは直感的でないという ふうに感じるかもしれません。
in a plane especially when there's no
しかしもしあなたが実際に 飛行機に乗って，
turbulence and the plane is already at
特に何も乱流などがない場合，
altitude it's not taking off or landing
ある高度を既に飛行機が 定常飛行している場合，
oftentimes if you close your eyes you
離陸時や着陸時ではない場合には， 目を閉じるとしばしば
don't know if you are moving in fact if
あなたが動いているかどうか わからなくなるでしょう。
you close all the windows it feels like
実際に，もし全ての窓が 閉じていると，
you are in a stationary object that
静止している物体の中，
you're you might as well be in a house
たとえば家の中にいるように 感じることがあるでしょう。
so from the planes point of view you feel like or from your point of you in
すると，この飛行機の視点 からは，あなたはまるで…
the plane it feels like the plane is
飛行機の中にいる あなたの視点からは
stationary now the ground however looks
飛行機が静止している ように感じるでしょう。 しかしながら，地上は まるでとても速く
like it's moving quite quickly
動いているように見えるでしょう。
it looks it'll look like it's moving
まるで地上はあなたの横を
past you at 250 at 250 meters per second
250 メートル毎秒で過ぎて いくように感じるでしょう。
whoops try and draw a straight line at
うーん。直線を描こうとしています。
200 at 250 s and those mic tools act funny
250… このお絵書きツールが どうも上手く動きません。
so at 250 meters per second to the left and the car well it's moving to the left
すると，250 メートル毎秒で 左に動いています。 そしてこの車は，左に さらに速く動いています。
even faster it's going to be moving to the left fifty meters per second faster
地上よりもさらに 50 メートル 毎秒速く左に動いています。
than the ground is so the car is going to look not like it's just going 50
するとこの車は単純に 50 メートル毎秒の速さではなく，
meters per second it's going to look like it's going 50 meters plus another
50 メートル毎秒たす
250 meters per second for a total for
250 メートル毎秒速く，
total of 300 meters per second to the left so this gives you an appreciation for what frames of references are that
全部で 300 メートル毎秒で 左に移動しています。 これでいったい何が参照フレーム なのかについてわかることでしょう。
you can view it for this introductory
この入門のビデオでは，それは あなたが何かを測定する時の
video is a point of view from which you're making your measurements now it's
視点のことだと見る ことができるでしょう。
tempting for a lot of folks say well
さて多くの人は，「正しい 1 つの 参照フレームがあるはずだ」
there must be one correct frame of
と考える誘惑に魅かれます。
reference and a lot of times in our
そして私達の日常生活では，
everyday world you might say well this may be this is the correct frame of
多分あなたはこれが正しい参照 フレームだと思うかもしれません。
reference and these are just we're just
そして他のこれらは， 単なる想像の産物だとか，
imagining this so this is just a mistake
単なる間違いだとか 思うかもしれません。
and the reason why we do that is because
どうして地上がそうだと (正しい 参照フレームだと) 思うかは，
we're using the frame of reference of
私達は参照フレームとして この大きな，
this big giant thing called the earth
巨大なもの，地球という ものをよく使うからです。
but it actually turns out that none of
しかし，実は，これらのうちの どの参照フレームも，
these frames of reference are more valid than the other ones that they are all
他よりも妥当だと いうことはありません。
equivalent they are all valid frames of
これらは全て等価で， 妥当な参照フレームです。
reference not I shouldn't say they're equivalent we're
いや，私は「等価」とは 言わない方がいいですね。
obviously measuring getting different
私達は明らかにこれらのそれぞれ から違う測定結果を得ていますから。
measurements from them but they're all physically they're all from a physics
しかし，物理学的な視点からは
point of view equally valid frames of reference
これらは全て同等に妥当で 有効な参照フレームです。
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