高校物理です。天体の運動を考える場合どのような座標系を考えているのでしょうか？慣性力は現れないのでし

高校物理です。天体の運動を考える場合どのような座標系を考えているのでしょうか？慣性力は現れないのでしょうか？

No.5 回答者： tknakamuri 回答日時： 2019/12/22 19:21

加速度運動をしている物体を原点に据えた座標系では

当然慣性力が発生します。

太陽系の重心を中心にした回転しない座標系なら
慣性カは無いです。

No.4 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/22 09:56

No.3 です。

またまた「お礼」に書かれたことについて。

＞地球が公転している事により地球を原点に固定した座標系で考えた時に人工衛星に慣性力は働かないのか？ということです。

少しは、応用問題として自分の頭で考えてくださいね。

地球の周りを回る「人工衛星に置いた座標系」では「地球との万有引力（重力）」と「遠心力」がつり合って「無重力」になっていますが、その中にいる宇宙飛行士も無重力です。宇宙飛行士の「重力」と「遠心力」もつり合っているからです。

同様に、太陽の周りを公転している地球に置いた座標系では、地球も人工衛星も「太陽との万有引力」と「遠心力」がつり合った状態です。

以上の議論は、質量の大きい太陽や地球を中心に考えましたが、実際には「太陽と地球の重心」の周りに太陽も地球も円運動し、その「地球の重心」は実は「地球と月と人工衛星（とその他もろもろ）の重心」の周りに地球も人工衛星も回っています。
各々の運動を「太陽と地球の重心」の周りに「地球と人工衛星の重心」が円運動をしている、人工衛星は「地球と人工衛星の重心」の周りに「人工衛星と宇宙飛行士（とその他の積載物）の重心」が円運動をしている、ということで、働く力は「すべての力のベクトル合成」ということになります。
もしその「座標系」が他の座標系に対して「加速度運動」をしていれば、その「加速度」は「着目する座標系（その座標系では基準点では静止している）」においては見かけ上の力（慣性力）になるということです。

その「本質」を理解していれば、どの座標系が他の座標系に対してどのような運動をしているのかを「分解」して考えれば、その「組合せ、合成」で理解できると思います。
ただし、上に書いた「地球の公転」を「太陽と地球と他の惑星」、あるいは「地球と月と人工衛星（たくさん回っている）」の「多体問題」として考えると、もはやきちんとした「解析的な解き方」はできなくなりますから要注意です。あくまで、地球や他の惑星に比べて太陽の質量が非常に大きいので「地球は太陽の中心の周りを回転運動する」、人工衛星や宇宙飛行士の質量に比べて地球の質量が非常に大きいので「人工衛星は地球の中心の周りを回転運動する」ということで近似しているのです。モデルを単純化して近似値を求めることで、定性的・全体のイメージをつかむことが大事です。（詳細解は、コンピュータを使って数値計算して求めればよいのです）

No.3 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/22 00:42

No.2 です。

またまた「お礼」に書かれたことについて。

＞地球自体も公転していますが,慣性力が働かないのはなぜでしょうか？

んん？　働いていますよ。
あなたは「太陽の引力」（太陽との万有引力）の影響を受けていますか？
慣性力である「公転運動の遠心力」があるので、相殺して影響が小さくなっているのです。

「小さく」と書いたのは、海の潮の満ち干には月の引力以外に太陽の引力も関係していますから、太陽の引力の影響が全く「なくなっている」わけではないからです。（毎日の「満ち干」は月の引力によりますが、「大潮・小潮」は太陽の引力によります）
↓　参考
https://www.data.jma.go.jp/gmd/kaiyou/db/tide/kn …

この回答へのお礼

すみません。地球が公転している事により地球を原点に固定した座標系で考えた時に人工衛星に慣性力は働かないのか？ということです。

お礼日時：2019/12/22 00:51

No.2 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/22 00:26

No.1 です。

「お礼」に書かれたことについて。

＞例えば地球の周りを回るる人工衛星の運動を地球を原点に取った座標系で考えた場合も慣性力は生じますでしょうか？

地球に置いた座標系では、万有引力が「向心力」となって円運動をしますので、慣性力はありません。

人工衛星に座標系を置けば、本来なら「地球」との間に「万有引力」（重力）が働きますが（人工衛星が「円運動」せずに静止していたら落下する）、慣性力である「遠心力」が働くので「無重力」になります。

この回答へのお礼

地球自体も公転していますが,慣性力が働かないのはなぜでしょうか？

お礼日時：2019/12/22 00:30

No.1 回答者： yhr2 回答日時： 2019/12/21 23:16

太陽系の惑星の運動を考えるときには、太陽の中心を原点にとった座標系（太陽が静止している）をとるのがふつうでしょうね。

この座標系であれば、「万有引力」が円運動するための「向心力」となっており、特に「慣性力」は働きません。

地球や惑星を基準にした座標系では、「円運動」している座標系になるので「遠心力」が慣性力として現れます。

この回答へのお礼

回答ありがとうございます。例えば地球の周りを回るる人工衛星の運動を地球を原点に取った座標系で考えた場合も慣性力は生じますでしょうか？

お礼日時：2019/12/21 23:59