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円運動についてです!高2女子です。

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ID非公開さん

2017/1/413:19:10

円運動についてです!高2女子です。

円運動するとき、mrω^2は結果的に働く力で、実際に作用している力じゃなくて、他の力が中心に働く力との立式だってさっき知りました!ちょっとことばにしづらいですが笑

てことは、バケツを振り回したときはmgが一番中心に向いている真っ逆さまが一番遠心力強いんですか???すごい意外な感じです。

物理得意な方お願いします!

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bor********さん

2017/1/415:23:56

逆で・・・、
・まっさかさまが一番遠心力が弱い
・真下が一番遠心力が強い

まっさかさまの時のの速度:vとすると、
・まっさかさまの時の運動エネルギー:E1=(1/2)mv²
真下を位置エネルギーの基準として
・まっさかさまの時の位置エネルギー:E2=mg(2r)=2mgr

真下での速度:uとして
・真下での運動エネルギー:E3=(1/2)mu²

エネルギー保存則、E3=E1+E2
(1/2)mu²=(1/2)mv²+2mgr
u²=v²+4gr

遠心力の公式:F=mrω²=mv²/r
だから
・まっさかさまでの遠心力:F=mv²/r
・真下での遠心力:F'=mu²/r=m(v²+4gr)/r=mv²/r+4mg
つまり、4mgだけ、真下での遠心力が大きい。

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asn********さん

2017/1/413:44:17

ことばにしにくいモヤモヤ感がとても実感をあらわして
いてフィーリングよくわかります。
遠心力って、実際に働く力じゃなくて・・・みたいな
説明をされると、じゃあ何ナノ??

と変な感じですね。

正確には下記のようなことです。
どこから見るかっていうこと。

バケツを回しているのを、地面の上から見ているとき
遠心力はありませんバケツを持つ力がバケツを回転の
中心方向にひぱっていて、これが向心加速度になり
まわっているというだけ。

ところがバケツと一緒に回っている座標系から見ると
(例えば、バケツにくっついている虫から見ると)
バケツは静止しているようにみえるじゃないですか。
この回転座標系では、バケツを引っ張っている腕の力と
遠心力が釣り合ってバケツは回転座標系に対して
静止している、となります。

マトメ
地上の座標系(慣性座標系)
力=向心力 加速度=向心加速度

回転座標系
力=向心力と遠心力が釣り合ってゼロ
加速度=0(回っている座標系に対して静止)

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