頭がこんがらがっています。 慣性力とは、等加速度運動をしている観測者から見た物体は、進行方向とは逆の

頭がこんがらがっています。
慣性力とは、等加速度運動をしている観測者から見た物体は、進行方向とは逆の方向にm aの力を受けますが、
もし、観測者が、単振動をしていたら、物体にかかる見かけの力は、どうなるのでしょうか？働く力が一定じゃなくなるのかそれとも何もないのか？
そもそも慣性力の定義とはなんなのか、等加速度運動している観測者から見た見かけの力を慣性力というのか？それとも単に加速度運動している（単振動）観測者から見た物体の見かけの力をのことも慣性力というのかそこらへんの定義についても教えてください。

No.1 ベストアンサー 回答者： masterkoto 回答日時： 2020/12/08 19:14

慣性力は簡単に言うと　

（等加速度に限定されない）加速度運動している観測者の立場で
物体にあたかも働いているように見える力のことです

すこしだけ掘り下げると
（平均の加速度ではなくて、）瞬間の加速度aで運動している観測者
に対して加速度a'(相対加速度a'）で運動する物体の運動方程式は
ma'=F-ma…①となります
つまり、観測者が瞬間の加速度aで運動しているときは
観測者から見た物体の加速度a'を使ってma'=Fという式を作るだけでは不十分で、慣性力-maも働いているものとして運動方程式が作られるのです

①は、観測者の加速度がa=０であれば、それは観測者が静止（または等速直線運動）していることを意味するので
頻繁に出てくる　「加速度a’で運動する物体の運動方程式は、ma'=F」 という通常の運動方程式になるし、
観測者が加速度aで運動しているが、物体も観測者と同じ加速度aで運動している（つまり観測者と物体が一体的に運動している）という場合なら
a'=0ですから
①は0=F-ma
⇔ma=F
となります
つまり　物体に働く力と加速観測者から見てあたかも働いているように見える力：慣性力(ma)が釣り合っているという式が得られるのです

観測者が単振動しているなら、その時刻ごとにかわる観測者の瞬間の加速度
で、慣性力（①式）を考えればよいです
観測者が振動中心にある瞬間では、加速度a=０なんで　①式におけるmaも０ですし
振動の両端へ行くほど加速度aは大きくなるのでmaも大きくなります。

ポイントは①ですからこれを理解するように努めることです
(ちなみに、高校範囲ではa'が０以外というケースは極めて少ないとは思います）

この回答へのお礼

分かりやすかったです。
ありがとうございました。

お礼日時：2020/12/08 19:28

No.2 回答者： head1192 回答日時： 2020/12/08 19:17

単振動がゆっくりとか速いかで様相は異なる。

単振動の兄弟が円運動。
もし地球の円運動が1秒に1周という急なものだったら、人は天動説を信じることはできなかっただろう。

慣性そのものは
「物体が、現在の状態を保とうとする」
という性質のこと。
だから止まっている物体は止まり続けようとするし動いている物体は等速直線運動を保とうとする。
慣性力はこの性質の大きさのこと。

見かけの問題だが、地球上にいると地球という絶対基準があるため分かりづらい。

宇宙に自分と相手しかいない。
それ以外のものは、星であれ何であれすべてなくなったとする。
そうなると、自分が動いているのか相手が動いているのか分からなくなる。
どちらも自分を基準（すなわち止まっていること）として相手の運動を論じるしかなくなる。
そしてそれはどちらも正しい。
これが「相対性原理」である。

相手からすれば自分が感じている力は見かけの力だが自分からすればそれは真の力である。
そしてそれはどちらも正しい。
あるいは宇宙に無理やり第三者的な座標（例えば自分と相手の中点を絶えず原点とする）を作ってそれに基づいて力を算出する。
これでさえ自分も相手も同意しなければ見かけの力になってしまうのだが、その同意がありさえすれば立派な真の力になる。

要は「基準を何に取るか」「それにみんなが同意するか」という問題なのである。

この回答へのお礼

興味深い内容ですね。
ありがとうございました。

お礼日時：2020/12/08 19:29