向心力と遠心力についてです。 向心力の説明で、物体に働く力の合力が円の中心を向くという性質を表して

向心力と遠心力についてです。

向心力の説明で、物体に働く力の合力が円の中心を向くという性質を表してるにすぎない。
とかいてるのですが、、この時には遠心力は働いてるのですか？

一方で、遠心力は見かけの運動と書いているのですが、一緒に動いてるから、静止しているように見えるから、見かけってことですか？

また、遠心力は外向きの力ですよね？

自分でも結構理解できてる気がしますが、いまいちぱっとしません。

詳しく教えてください。

質問者からの補足コメント

• 円運動の実際の力は向心力なのに、なんで、遠心力の場合のときに向心力はむしするのですか？

    補足日時：2016/07/18 14:08

• だんだんわかってきました、、、、！
  
  遠心力で、物体と回ってる時に外向きの力を感じる、という理由はないのですか？
  向心力があるからですか？
  
  また、なんで、中心に力が働くのですか？

    補足日時：2016/07/18 14:54

No.7 回答者： spookyaction 回答日時： 2016/07/18 19:11

> なんで、中心に力が働くのですか？

中心に向かって力が働かなければ円運動をできないから、というのが答えです。
円運動をしている物体がある点で速度V1だったとして、その直後（極めて短い時間Δt）の速度をV2とすると、速度の変化はV2-V1です。ここで注意しなければいけないのは、V1とV2はベクトルなので、V2-V1もベクトルの差で、向きを持ちます。これは実際に自分で図を描いてやってみればわかりますが、V2-V1は円運動の中心を向きます（たぶん教科書にも載っているはず。30年くらい前にわたしが高校生だったころには物理の教科書にこのあたりの話は載ってました）。V2-V1をΔtで割ったものが加速度ですが、その加速度の向きはV2-V1と同じですから、加速度も円運動の中心を向きます。F＝Maによれば、加速度の向きと力の向きは一致するので、結果として円運動の中心に向かって働く力があることになります。これを逆に考えていけば、円運動の中心に向かって働く力がなければ、V2-V1が中心を向かない、V2-V1が中心を向かないのであれば、V2とV1は円運動の接戦方向を向いていない、ということになって等速円運動はできないという結論になります。

等速円運動は、簡単に言ってしまえば中心に向かって落ちていく運動です。落ちていくんだが、常に接戦方向に速度があるのでいつまでたっても中心からの距離は変わらない。

No.6 回答者： spookyaction 回答日時： 2016/07/18 14:28

》円運動の実際の力は向心力なのに、なんで、遠心力の場合のときに向心力はむしするのですか？

平たく言うと、円運動をしていると思っていないから。すでに言われているように遠心力をかんがえるケースでは観測者が物体といっしょに円運動をしています。円運動をしている物体と一緒に動いているとそれが円運動をしているかどうかなんてわかりません。唯一感じるのは、ある向きに引っ張る力（のようなもの）。円運動をしている物体は接戦方向に飛び出そうとする慣性を持つが、これがその「力のようなもの」の正体です。車に乗っているときにカーブを曲がると外向きに押し出されるように感じるが、それと同じものです。それを力であると考えてしまうといろいろ考えやすいから、それに遠心力という名前を付けている。

No.5 回答者： spookyaction 回答日時： 2016/07/18 14:08

質問者が混乱するとあれなので、指摘しておきますか。

＃４の回答の「円運動の半径が変化しなければ、向心力=遠心力です。」というのはおかしいですね。
そもそも内向きと外向きの力が釣り合っていれば、円運動の中心に向かう力（合力）が０になるから、円運動そのものを維持できません。つまり円運動でなくなるわけで、向心力とか遠心力とかまったく関係なくなります。
すでに他の回答者も言われているように、遠心力というものは見かけの力です。実在はしません。

No.4 回答者： angkor_h 回答日時： 2016/07/18 13:43

向心力とは中心から引っ張られる力です。

遠心力とは、それと反対向きに飛び出そうとする力で、
円運動の半径が変化しなければ、向心力=遠心力です。

紐につけた重りを回して離した時、それは円運動を飛び出しますが、
その大きさは回す速度、つまり遠心力の大きさで変わります。
これを「見かけ」と言うのはなぜでしょうか。
言葉にとらわれることは無いと思います。

No.3 回答者： spookyaction 回答日時： 2016/07/18 13:27

実際に円運動を維持する力は向心力です。

遠心力は見かけの力であり、実際には存在しませんから、働いているかと聞かれれば、働いていないという答えになります。
観測者が円運動をしている物体と一緒に動いている場合は、その物体が円運動をしていることを確認できません。それにも拘わらず、なぜか外向きに引っ張られるような感覚がある。これは慣性によるものであって実際には力ではないのですが、それを力（見かけの力）が作用した結果によると考えると考えやすい場合があるからそういう考え方を導入しているだけです。
円運動を考える上では、観測者の立場に依存して向心力か遠心力のどちらか一方を使うことになります。両方を同時に考慮するというようなことはありません（円運動の観測者が一人しかいないことを考えれば両方を同時に考慮することが理屈にあわないことがわかるでしょう）。

No.2 回答者： cruelman 回答日時： 2016/07/18 13:20

どこを基準にして現象を眺めているか？　というお話です。

円運動している物体を静止している人が見ればその物体には向心力が働いています。このときその人には遠心力は見えていません。
円運動している物体に乗っている人には遠心力が働きます。
「円運動している物体に乗っている」は物体に対しては静止している。静止しているにも関わらず力が働く。というのが遠心力。

No.1 回答者： larme001 回答日時： 2016/07/18 13:19

遠心力というがそもそもの慣性系による見かけの力です。

同じようなものでコリオリ力ってのがあります。これらは系自体が運動しているため一緒に動く人たちから見るとそのように見えるってだけであって、実際は系から受けるちからがしょうじているのです。だから、円運動の場合は実際のちからは向心力です。