謎の遠心力を説明してみます。

こんにちは。札幌の家庭教師ポプラ工房の山岸です。

今日は、
♫遠心力なんてなぁーいさ、遠心力なんてうーそさ
というお話しです。(いや、うそではないのですが)

ハンマー投げを例に考察してみます。。
(厳密さは脇へ置きます。ツッコミ無用でお願いします。)

ハンマーに働く遠心力の担い手は誰?

ハンマーの砲丸に遠心力が働くとすれば砲丸には2種類の力が働くことになります。
力が働いているとき、力を受ける受け手(これをAとします)と力を発揮する担い手(これをBとします)が存在します。
砲丸には2種類の力が働いているので、次の表現が可能になります。

①「砲丸(A)はピアノ線(B)から張力を受ける。」
②「砲丸(A)は( B )から遠心力を受ける。」

さて、②の(B)にあたるもの、すなわち遠心力の担い手は誰でしょうか?

ハンマーには2種類の力が働いている?

砲丸部分に張力遠心力の2種類の力が働いているとします。
この2つの力の大きさについてはどのようなことが言えるでしょうか。

もし2つの力がつり合っているのであれば静止か等速直線運動。
一方が大きければそちらの方向へ動くはずです。
が、どちらでもなさそうですね。
(2力は一直線上にあるとしています。)

そもそもどんな力が働くと円運動するのか?

(図がイマイチですみません)

砲丸が円運動をしています。
最初、●は一定の速度V1で真っ直ぐ進もうとしていますが、円の中心に向かって誰かが●を引っ張り続けています。
すると●は引っ張られた方に向きを変え続け、速度V2となります。
V1とV2は同じ大きさです。
引っ張る力が常に砲丸が進もうとする方向に対して直角に働いているからです。

真っ直ぐ(円の接線方向)に進んでは中心方向に引っ張られ…を繰り返す。
飛び去ろうとしては引き止められ…結果、●は円運動します。

円運動をするためには、円の中心に向かって引っ張り続ける力、向心力が必要なのです。

日常生活の中で体感しているはずの遠心力ってなんだろう?

以上のことから、どうやら遠心力なるものは実在しないということがわかります。では、私たちが感じているあの力はいったいなんだったのでしょうか。

物体には今の状態を保とうとする慣性という性質があります。
止まっていれば止まり続けよう、動いていれば動き続けようとする性質です。
車が止まろうとする時、前に引っ張られるような、そちらに何らかの力を感じますね。
止まっているエレベータが動き出した時、下に押し付けけられるような力を感じますね。
あれらは、力が働いているわけではありません。
車が止まろうとしても、体は慣性によって今までと同じ速さで動き続けようとする。
エレベータが上昇しようとしても、体は慣性によって止まり続けようとする。
そのため力を感じるのです。
これを慣性力と言います。
乗り物がカーブで曲がろうとした時に感じるのも慣性力です。
乗り物は曲がろうとしていても、体は今までと同じ真っ直ぐに動き続けようとする。この時に感じるのが遠心力(=慣性力)です。

いかがでしょうか。
物理を全く学んだことのない人には難しい説明だったでしょうか。
いつの日か小学生でも分かる説明ができるようになりたいと思っています。

札幌の家庭教師ポプラ工房では生徒さんを募集いたしております。
 ● 問合せフォーム → こちらから
 ● メール → poplar@angieroad.com
 ● 電話 → 090-9754-3931

Follow me!

コメントを残す

メールアドレスが公開されることはありません。 * が付いている欄は必須項目です

CAPTCHA