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機械設計をやっている管理人が
本記事で、以下をわかりやすく解説します。
【高校物理】
遠心力は慣性力の一種
⇩本記事を以下の方におススメです⇩
遠心力が
理解できない
⇩本記事を読むと以下が わかります⇩
遠心力とは
実際にそのような
外力があるわけでは
ありません。
遠心力について
遠心力は実は慣性力と呼ばれる見かけ上の力の1種です。
実際にはそのような力は働いていません。
物体は慣性の法則により等速直線運動を
したがりますが、これによって引き起こされる現象です。
このことを理解するために
- メリーゴーランドに乗っているＡ子さん
- それを停止して観測しているＢさん
それぞれの視点から見てみましょう。
基本となる円運動については
以下の記事を御参照ください。
メリーゴーランドでＡ子さんに起こっていること
メリーゴーランドなどの
円運動を微小時間でみると本来
物体Mは常に円運動により接線速度vで矢印1に
慣性運動によって移動しようとします。
なので微小時間⊿t秒後は、Ａ子さんは
本来は接線方向に吹き飛ばされて、
Ｂ地点にいたいのです。
しかし、上記のように
円運動による向心力により中心方向に引っ張られ
Ａ地点にいることになります。
Ｂさんの視点とA子さんの視点
つまり、Ｂさんが目撃しているのは
Ａ子さんは遠心力によって吹き飛ばされて
いるのではなく
常にＢ地点に飛び出そうとしているのは
実はＡ子さんのほうであり、Ａ子さんは
向心力によって中心に引き戻されている
という事実です。
なのでＢさんから見ると
Ａ子さんの挙動を極めて理論的に
説明できてしまいます。
なので、A子さんが
メリーゴーランドが
回ったら外側に重力を
かんじたよ
と言ったとしたら
Ｂさんはこうこう答えるでしょう。
いやいや
あんたが外側に
飛び出そうと
してんのを
向心力が中心に
引っ張てたんだよ
見かけ上の力：遠心力(慣性力)
遠心力(慣性力)とは、
そのような外力が存在するわけではなく、
円運動している観測者が感じる
見かけ上の力となります。
外から停止して見ている観測者からは
遠心力(慣性力)という言葉を使わず
極めて論理的に説明ができてしまいます。
ですが、この遠心力(慣性力)は
見かけ上の力と言えど物理学的には
重力と等価と考えてよく
上記例題の場合、メリーゴーランドの中で
メリーゴーランドの回転速度を10秒間で１回転
と仮定すると
- メリーゴーランドの角速度ωは２π/10＝π/5(1/sec)
となります。そして
- メリーゴーランドの回転半径をｒ＝3(m)
と仮定すると
円運動している全ての物体に掛かる加速度は
a(m/sec²) = r(m) × ω(1/sec）²
a(m/sec²) =3×3.14÷5
a(m/sec²) ≒1.9(m/sec²)
となります。
このメリーゴーランドで円運動する物体は
物体の形状や大きさ 質量に関わらず
全て1.9m/sec²の加速度が円運動の外側に
掛かります。
これはちょうど地球上にある物体全てに
物体の形状や大きさ 質量に関わらず
全て9.8m/sec²の加速度が掛かるのに似てますね。
