なぜ、速度と垂直な向きに力が加わるとその物体は円軌道を描くのですか？

なぜ、速度と垂直な向きに力が加わるとその物体は円軌道を描くのですか？

No.1 ベストアンサー 回答者： yhr2 回答日時： 2023/07/25 10:07

進行方向に力が働けば、進む速さが加速（または減速）します。

進行方向に「一定速さ」ということは、進行方向には力が働いていないということです。

では進行方向と垂直に力が働いたらどうなるか。
進行方向の速さは変わらずに「進む方向」が変化することになります。
「進む方向が変化する」ということは「曲線運動」になります。
力の大きさが一定であれば、その「進む方向の変化」は一定です。
「進む方向の『変化』が一定」ということは、「曲線」の中でも「円」になることは分かりますか？「分かる」というより「想像」できますか？

ということで、進行方向と垂直に力が働けば、「進む速さは一定」で「進行方向が一定割合で変化する」ことになり「円運動」します。

「進行方向の速さは変わらずに進む方向が変化する」ことが、ベクトル的にどういうことなのかは、下記のサイトの図が分かりやすいと思います。
（「速度ベクトルの変化 = 加速度ベクトル」ということ、そして「ベクトルで書いた運動方程式：→F = ｍ(→a)」で「加速度ベクトル」と「力のベクトル」が関係づけられます）
「直感的に想像し、それを理論的に裏付ける」ということが物理では大事です。
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https://wakariyasui.sakura.ne.jp/p/mech/enn/kous …