バスが止まると体が前に行く ── あのとき、体をおしたものは何もない

教科書のどこに出てくるか

先に正直に書いておきます。このきまりは、小学校の理科の教科書には出てきません。本格的に習うのは中学校です。

ただし、まわりの単元はすでに習っています。3年生の「風とゴムの力」では、力を加えると物が動き出すことをたしかめました。6年生の「てこ」では、力の大きさとはたらきを調べます。つまり「力を加えると動き出す」までは習うのに、「力を加えるのをやめたら、そのあとどうなるのか」だけが抜け落ちているのです。

この記事では、その抜け落ちたところをまとめて「もののうごき」と呼ぶことにします。教科書に出てくる単元の名前ではなく、この記事の中だけの呼び名です。

そして、その抜け落ちた部分こそ、毎朝バスや車や自転車で体験している部分です。説明されないので、多くの人は自分なりの説明を作って納得したまま大人になります。よくある自分なりの説明が「見えない力にドンとおされた」というものです。これはまちがいなのですが、まちがいだと気づくためのヒントが、じつは体験の中にちゃんとあります。

ヒントは「行き先がバラバラ」なこと

乗り物の中で体が持っていかれる場面を、3つ並べてみます。

ここで、まん中の列と右の列を見くらべてください。体の行き先は、前・後ろ・左とバラバラです。ところが、その行き先はいつでも「乗り物が変えようとした向きの、ちょうど反対」になっています。

もし本当に「体をおす何か」がいるのなら、その何かは、バスが止まるときは後ろから、走り出すときは前から、右に曲がるときは右からおしていることになります。おす方向を毎回きっちり変えてくる相手など、どこにもいません。しかも4行目のように、まっすぐ同じ速さで走っているあいだは、時速何キロで走っていても体は何ともありません。速い・おそいではなく、変わるときだけ起きるのです。

答え ── 体は、さっきまでの動きをつづけただけ

バスが止まるとき、何が起きているのかを順に追います。

⑥と⑦を見くらべてください。起きた事実は⑥で、感じたことが⑦です。この2つは同じではありません。前へ動いたのは事実ですが、おされたわけではないのです。おされて動いたのではなく、止められなかったから動きが残っただけです。

走り出すときは、この逆です。おされて速くなったのはバスの床と座席で、体はまだ止まっていました。だからバスだけが先に行き、自分は取り残されて、後ろに引っぱられたように感じます。カーブも同じで、進む向きを変えられたのはバスであって、体はまっすぐ進もうとしただけです。3つとも、体は何もしていません。ただ、さっきまでの動きをつづけただけです。

数にしてみると、思ったよりずっと速い

「動きが残る」と言われても、どのくらいのことなのかがピンとこないと思います。数で見てみましょう。時速のままでは感じにくいので、1秒間に何メートル進むか（秒速）に直します。1時間は3600秒、1kmは1000mです。

バスが止まりはじめたしゅんかん、あなたの体は歩いているときの約8倍の速さで前へ進んでいることになります。しかも、そのまま何もじゃまが入らなければ、5秒間で 10 × 5 ＝ 50m 先まで進んでいく速さです。

もちろん、実際にはそこまで飛んでいきません。足のうらと床のまさつ、にぎっているつり革、座席の背もたれが、体を少しずつ減速させてくれるからです。つり革は、ぶら下がって遊ぶためではなく、体を減速させる役目のために付いています。つかまっていない人だけが前へ行ってしまうのは、その人の体にだけ減速させるものが足りていないからです。

車が時速72kmで走っていれば 72000 ÷ 3600 ＝ 秒速20m。自転車でも時速18kmなら 18000 ÷ 3600 ＝ 秒速5m です。自転車の秒速5mというのは、歩く人のおよそ4倍の速さで前へ進みつづけようとしている、ということになります。

家でできる実験3つ

乗り物の中では、あぶないので試せません。かわりに、机の上で同じことを起こします。どれも「止まっているものは止まりつづける」側の実験です。

① コップの上の10円玉

10円玉は横へ飛びません。止まっていた10円玉は、止まりつづけようとしたからです。厚紙だけが横へ引きぬかれ、10円玉はその場に残り、下がなくなったので落ちました。

ここで大事なのは、厚紙をゆっくり引くと失敗することです。ゆっくりだと、厚紙と10円玉のあいだのまさつが長いあいだはたらいて、10円玉もいっしょに横へ動いてしまいます。「速くやる」のがコツなのではなく、まさつのはたらく時間を短くしているのがコツです。テーブルクロス引きも、だるま落としも、まったく同じ理屈で成り立っています。

② コップの水

この3行は、はじめの表とそっくり同じ並びになっています。コップという乗り物の中で、水がお客さんになっているからです。バスの中のあなたは、コップの中の水とまったく同じことをしていたのです。

③ 引き出しを閉める

引き出しに軽い消しゴムを入れて、引き出しをいきおいよく閉めてみてください。引き出しは止まりますが、消しゴムはその先へ進もうとして、奥の板にぶつかって「コン」と音がします。中身がいつのまにか奥のほうでそろってしまうのは、このためです。ふだんだらしなく見えているものの中に、きまりが顔を出していることがあります。

電車の中でジャンプしても、後ろの車両には落ちない

ここまで読むと、逆に不思議に思うことが出てきます。時速72kmで走る電車の中でジャンプしたら、そのあいだに電車だけが進んで、自分は後ろのほうに落ちるのではないか、と。

実際には、飛び上がった場所とほとんど同じ場所に着地します。理由はもう分かっているはずです。ジャンプする前から、自分も秒速20mで前へ進んでいるからです。足がゆかをはなれても、その前向きの動きは消えません。自分も電車も同じ速さで前へ進んだまま、自分だけが上下に動いただけです。

この話は、もっと大きなところにもつながります。地球は回っています。赤道での速さを計算してみましょう。地球一周はおよそ40000km、一周するのにかかる時間は24時間です。

赤道のあたりでは、地面そのものが秒速460mで動いている計算になります。それでもジャンプして西へ置いていかれないのは、自分も空気も建物も、すべて同じ速さで動いているからです。電車の中のジャンプと同じ話が、地球の大きさで起きているだけです。

シートベルトは、このきまりを利用して作られている

車のシートベルトには、ふしぎな性質があります。ゆっくり引くとするする出てくるのに、パッと強く引くと、ガチッと止まって出てこなくなります。あれは力の強さを見はっているのではありません。

ベルトを巻きとる部品の中には、小さなおもりが入っています。ふだんは車もおもりも同じ速さで動いているので、おもりは何もしません。ところが車が急に止まると、おもりだけが前へ進みつづけようとして、本体との位置がずれます。そのずれが、つめを歯車に引っかけて、ベルトをロックします。

つまりシートベルトは、「体が前へ進みつづけようとする」というまさにその性質を、小さなおもりの形で部品の中にもう一つ入れておき、それに見はり番をさせているのです。しくみのくわしい作りは車によってちがい、ベルトが引き出される速さのほうで感じとるものもありますが、考え方は同じです。

エアバッグも、ヘッドレスト（頭を支える部分）も、ねらいはそろっています。体が前へ進みつづけてしまうことは止められないので、進んだ先に受け止めるものを置いて、止まるまでの時間を長くするのです。後ろから追突されたときに首をいためやすいのは、座席におされて体が先に前へ行き、頭だけが後ろに取り残されるからです。ヘッドレストの高さを自分の頭に合わせておくのは、そのためです。

では、なぜ転がしたボールは止まるのか

ここで、大きな疑問が残っているはずです。「動いているものは動きつづける」のなら、ゆかで転がしたボールが止まるのはおかしいのではないか、と。

これは、この記事でいちばんひっくり返してほしい考え方です。ボールは、ひとりでに止まったのではありません。止められたのです。ゆかとのまさつと、ぶつかる空気が、少しずつ速さをうばっていきます。じゃまが入ったから止まった、というだけのことです。

カーリングのストーンが氷の上を長くすべっていくのも、ブラシでこすってすべりをよくするのも、この表の3行目を人の手でさらに下へずらす作業です。

いちばん下の行が、このきまりがむき出しになる場所です。宇宙を進む探査機は、エンジンを止めても速さが落ちません。止める相手がいないからです。わたしたちは「止まるのがふつう」と思って育ちますが、それはゆかと空気のある場所に住んでいるからにすぎません。

重いものほど、止めにくい

もうひとつ、日常でよく効く話をします。同じ速さで走っていても、重いもののほうが止めにくいのです。買い物のカートに何も入っていないときと、いっぱい入っているときとで、止めるのに要る力がちがうことは、体で知っていると思います。

だから大きなトラックは、ブレーキをふんでもすぐには止まれません。運転手がどれだけ上手でも、どれだけ早く気づいても、車の重さのぶんだけ進んでしまいます。「飛び出してはいけない」の本当の理由は、運転手が気づかないからではなく、気づいても止まれないからです。とまっている車のあいだから道路に出るのがとくにあぶないのは、運転手から見えないうえに、見えたときにはもう止まるための道のりが残っていないからです。

自転車でも同じです。下り坂でスピードが出ているとき、ブレーキをにぎっても思ったところで止まれません。うでの力が足りないのではなく、自分と自転車を合わせた重さが、そのままの速さで進みつづけようとしているからです。二人乗りが禁止されている理由のひとつも、重さが増えるとさらに止まれなくなることにあります。

ここから先は、中学・高校で

この記事では、わざと「向き」と「あるかないか」だけを使いました。では、どのくらいの力を加えると、どのくらい速さが変わるのか。そこを数の式で表すやり方は、中学3年から高校で習います。今の段階でその式だけを覚えても使いどころがないので、あえて出していません。

もうひとつ、正直に書いておくことがあります。バスの中から見ると、体は本当に前へおされているように見えます。じつは、乗り物の中から見たときだけに使う特別な言い方があり、そのときは「おす何か」があることにして計算します。外から見るか中から見るかで、説明のしかたが変わるのです。ただしどちらの見方をとっても、起きている事実は同じです。この記事は外から見る側だけを説明しました。中から見る側には、もっと先で出会います。

まとめ

• 乗り物の中で体が持っていかれる向きは、前・後ろ・外とバラバラ。バラバラなのに、いつも「乗り物が変えようとした向きの反対」になっている。
• 体はおされていない。速さや向きを変えられたのは乗り物のほうで、体はさっきまでの動きをつづけただけ。
• 動いているものは、じゃまが入らないかぎり同じ速さでまっすぐ動きつづける。止まっているものは止まりつづける。
• 時速36kmは秒速10m。歩く速さの約8倍で前へ進みつづけている。つり革は、体を減速させるために付いている。
• コップの上の10円玉も、だるま落としも、引き出しの中の消しゴムも、「止まりつづける」側の同じ実験。
• シートベルトは、取り残されるおもりを部品の中に入れて、急な減速を見はらせている。
• 転がしたボールが止まるのは、ひとりでに止まったのではなくまさつと空気に止められたから。氷の上ではなかなか止まらず、宇宙では止まらない。
• 重いものほど止めにくい。飛び出しがあぶないのは、運転手が気づかないからではなく、気づいても止まれないから。