val it: α → α = fun

http://homepage3.nifty.com/iromono/diary/200906A.html#12

マイナスの質量の物体があるとする。この物体に対しては、運動方程式　F=ma の　m　も、万有引力の法則F= {GMm/r^2}  の m も同時にマイナスになるようなものとする。地球上でこの物体はどんな運動をするだろうか？

毎度ながらこれ面白い問題だよな。タイトルバレしてるけど、地球上では重力によって落下する。直感的には浮き上がるように思えるのだが、なぜそうなるかはリンク先から辿っていって欲しい。

で、今年はもうひとつ面白いネタがあって。

学生さんが「空気中でヘリウムの風船は浮く。ヘリウムより軽い（？）負質量の物質ならもっと浮くんじゃないのか？」という疑問を出してくれた。これは面 白い。来年問題に追加してもいいぐらいの問題だ。

浮力というものの本質が解っていれば答は簡単だ・・・・と言いたいが、わしも一瞬迷ってしまった(^_^;)。

というのだが皆さんわかりますか？　私は自分で考える前に答えを見てしまいました(笑)。ぜひ、自分で考えてから答えを見ましょう。

……さて、以上を踏まえて、ふとこんな疑問を思いついたのだが、正直言って答えが良く分からない。みなさん、教えていただけませんか。

上の第二問は、通常の空気に対して負の質量の物体に浮力がどのように作用するか、というものだった。じゃあ媒質の質量が負のような気体(または液体)のなかで、浮力はどのように作用するか？というのが私の疑問である。中にある物体の質量が、

1. 正の場合
2. 負だが、質量の絶対値が媒質の質量の絶対値より小さいとき
3. 負だが、質量の絶対値が媒質の質量の絶対値より大きいとき

の3パターンに分けられそうなのだけれど。

浮力というのは圧力によって決まるものだが、この大気中でも同じように圧力が作用するとしよう。もちろん媒質の質量は負なので、圧力は実際には物体を押し付けるのではなく引っ張る方向に作用する。そうすると結局、浮力の方向が逆になるだけだから、正の質量の物質が中にあるとより沈み込む方向に力が働くし、負の質量の物質があれば浮き上がる方向に作用するんじゃないかなーというところまでは考えた。

しかし、「負の質量の物質による気体」って、圧力はそんなふうにかかるものなんでしょうか。