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等速でない円運動の時について
①写真で1の時接線加速度の方向に働いている力はなんでしょうか
②写真で2のような時接線加速度が上向きの場合はありえるのでしょうか?
③写真で1のとき円運動を続けるための条件としてT≧0となりますがそれは何故ですか?自分の考えとして向心力がなければ運動を続けれないからと理解していましたがその場合写真で1の時にはmgが向心力の役割を果たすのではないでしょうか

長々とすみません。図が見ずらくてすみません。

「等速でない円運動の時について ①写真で1」の質問画像

質問者からの補足コメント

  • oから糸で繋がった小球を円運動させます

      補足日時:2018/02/21 21:08

A 回答 (3件)

ANo.1です。


①については訂正します。

> 慣性力は向心力と逆向きに働く

向心力(図の場合点oに向かう力)と逆向きに働くのは、遠心力です。
ご質問にある「接線加速度の方向に働いている力」がv1,v2を指すのであれば、円運動をさせている力(慣性)になります。

慣性、慣性力はややこしいので、こちらのサイトかWikipediaをご参照下さい。

http://www.crane-club.com/study/dynamics/inertia …

https://ja.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7

③は、張力の定義(考え方)に依存します。
こちらのサイトにある考え方であれば、T>0になります。

http://www14.plala.or.jp/phys/mechanics/12.html

向心力と遠心力が等しい時、T=0とするのであれば、T=0も条件に含まれるでしょう。
(円運動するかは微妙ですが)

もっと極端な例を言えば、小球が点oを軸に自転するのを円運動とみなすのであれば、T自体意味がなくなります。(強いて言えばTは任意の値)
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>等速でない円運動の時について



まず「等速でない」からには、外力が働いているということです。
その外力が何かによります。
地球上なら「重力」、空気の抵抗など、回るものが磁石なら磁気力、電荷をもっていればクーロン力やローレンツ力なども考えられます。

>①写真で1の時接線加速度の方向に働いている力はなんでしょうか

この運動が、どういう運動か、そのときの外力は何かで決まります。漠然と「何でしょうか」と聞かれても、どのような条件での運動かが分からなければ答えようがありません。
単に、重力場での円運動であれば、「1」の位置で接線方向に働く力はありません。

>②写真で2のような時接線加速度が上向きの場合はありえるのでしょうか?

上と同じく、重力場での円運動であれば、「2」の位置で鉛直上方向に働く力はありません。
鉛直下向きの重力が働いているので、「2」の位置では「上向きには負の加速度」が働きます。

>③写真で1のとき円運動を続けるための条件としてT≧0となりますがそれは何故ですか?

糸がピンと張っていないと円運動を続けられないからです。糸の張力 T が円運動の向心力です。
T<0 なら、糸がたるんで円運動から「重力による自然落下」に変わります。
あるいは、糸が切れて T=0 になったのなら、重力場での「放り投げ」運動に変わります。
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この回答へのお礼

ありがとうございます

お礼日時:2018/02/22 13:47

①:


糸が伸びきって、これ以上引っ張ると切れる(極限)状態であれば、慣性力とも遠心力とも言えます。
糸の伸びに余裕がある状態であれば、接線方向に力を加えている外力としかいいようがないです。

②:
糸の伸びに余裕がある状態であれば、上向きの場合もありえるでしょう。

③:
Tの定義がないので、正直答えようがないのですが、仮にTが点oを軸に糸を引っ張る張力だとすれば、T=0(張力=0)のときは円運動が成立しないと思うのですが…。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます
①について
慣性力は向心力と逆向きに働くので接戦加速度の方向にかかる力とは垂直ではありませんか?
③すみません補足でTは張力と書いておきました
なぜ成立しませんか?

お礼日時:2018/02/22 00:14

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