この間ここで質問したときには観測位置の違いで、回転運動している
物体といっしょにいれば遠心力はあると教えてもらいました。
http://oshiete1.goo.ne.jp/qa4946009.html

ですが僕の友達も諦めずこちらのサイトを見つけてきました。
http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/lecture …

こちらの人は、遠心力は反作用であって
回転する物体に乗っていても遠心力は存在しないといっているようです。

こちらの人も物理ができる人みたいだし、どちらなんでしょう?

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A 回答 (8件)

 再々度の回答ですみません。



 他の方のご質問への、長々と書いてしまった回答もご覧ください。
   http://gtubo.gpoint.co.jp/qa4967469.html
 #6の方の回答の最後にある
>>
 運動の法則が成り立つためには、物体の運動を変化させる力が働いていなければなりません。そのため、加速度系では慣性力は存在しなければならないのです。
>>
の意味がお分かりいただけるかと思います。
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#2はベクトルVと同じ成分、慣性力Fを付け加えてください。


(二本にする)
ベクトル合成しても慣性力Fは残ります。

氷の上で物を二個回転させ、一個の糸を切ります。

ベクトル上にいる外の観測者からは真っ直ぐに進むソリが見え、
円中心にいる観測者からは遠心力で遠のいて見え、
円運動する観測者からも遠心力で遠のいて見えます。

ですので、
-maは加速移動者から見れば負の加速です。
転げた人間から見れば速度は-maではなく、0なのです。

発進で
二輪から落ちた人間から見た場合と運転手から見た場合です。

ですので、慣性力(その場に残ろうとする力、元の運動を続けようする力)以外は実際は存在しないんですよ。

ですので、
大義には存在しないと表現してもあながち間違いではありませんし、
運動系から見た力、慣性力は存在する。
これも間違いではないと思います。
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遠心力は慣性力と言われるものの1つです。

慣性力は、観測者によって存在したり無かったりしますから、一般的に言われているように、見かけの力と理解しておけばよいでしょう。ただし、慣性力があると観測される人にとっては、なくてはならない存在です。見かけの力だからと言って、存在していない、とは言えません。
No.4の方が良い例を示してくれているので、それを使って説明します。
>>
 円盤に乗った系(回転系)ではどうでしょう?
 遠心力が「実在」の力なら、半径方向に動き始めるはずです。しかし、そうはならず、置いた直後の物体の運動は、半径に垂直な方向、つまり接線方向で、回転方向とは逆向きになります。
>>
確かに、回転系から見ると、この物体は半径方向には動きませんが、それは遠心力が働いていないから、ではありません。遠心力の他にコリオリの力が働いているからです。この場合、半径方向の力は、遠心力とコリオリの力が丁度打ち消しあっているのです。しかし、力がまったく働いていないのではありません。この物体は円周に沿って回転運動をしますから、回転運動をさせている力が働いています。これも遠心力とコリオリの力によるものです。
加速度系から物体の運動を見た場合でも、運動方程式は成り立つと考えます。そう考えないと、運動の法則が観測者によって違うことになるからです。しかし、運動の法則が成り立つためには、物体の運動を変化させる力が働いていなければなりません。そのため、加速度系では慣性力は存在しなければならないのです。
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 #4の補足説明です。

(一度にいえば良いものを・・・すみません。)

 乗り物に乗っている例で出てくる「向心力」の反作用は「身体が壁を押す力」です。これは「遠心力」とは違います。回転系で"感じる"遠心力は、壁の存在とは無関係ですから。
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 思考実験してみましょう。



 慣性系で、摩擦係数ゼロの円盤が水平に回転しています。ただし、円盤そのものはこの系で並進運動をしていないとします(ある場所に回転軸が固定されているということ)。この円盤の上面に物体(小さな立方体でも何でも)を外部からそっと置いてみます。置いた直後、この物体はどのような運動をするでしょうか?

 慣性系で見れば、静止ですね? (静止摩擦係数も動摩擦係数もゼロと仮定していますから、物体に働く水平方向の力はゼロです)

 円盤に乗った系(回転系)ではどうでしょう?
 遠心力が「実在」の力なら、半径方向に動き始めるはずです。しかし、そうはならず、置いた直後の物体の運動は、半径に垂直な方向、つまり接線方向で、回転方向とは逆向きになります。

 このことから、遠心力は回転系における「見かけの力」に過ぎないことがわかります。

 もうひとつ例を。

 乗り物に乗っていてカーブにさしかかると外に放り出されるように感じますが、これが見かけの力である「遠心力」です。放り出されないように乗り物の壁に寄りかかって身体を支えるときに、壁から感じる力は「向心力」そのものです。回転系では「両者が釣り合っているために、身体が滑らずに無事にカーブを通り過ぎる」ように見えています。力が釣り合っていなければ動き出すわけですから、回転系の"住人"からすれば当然の話でしょう。

 ところで「釣り合う」ということ自体、「向心力」と「遠心力」が互いに作用・反作用の力ではないということを示しています。なぜなら、作用・反作用の力が表に現れるのは、互いに押し合って(引き合って)いる物体を"個別に"見たときだからです。1つの物体に対して複数の力が"見える"とき、これらは"独立に働いている"のですから、どの力も、互いに作用・反作用の力であるとして捉えてはいけません。
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 ご友人の見つけてきたサイトでも、回転する立場からは遠心力は向心力の反作用としてあるよ、といっているようですね。

実際に回転体の中にいれば押し付けられる力を感じるのですから、これを遠心力と呼んでいます。仮想的な力、というのはその通りで、回転体から解放されれば(つまり向心力がなくなれば)、飛び出すのは遠心力を感じていた半径方向ではなくて、接線方向だということですね。だから仮想的なんですね。
 だから、遠心力は仮想的な力として、厳然としてあります。
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この回答へのお礼

厳然とあると言ってもらえると助かります。

反作用の抗力が遠心力の状態じゃなくて
接線方向へ飛び出す力が遠心力の正体なんですね。

どうもありがとうございました。

お礼日時:2009/05/15 22:40

この前回答が不十分で気になっていたのです。



遠心力とは、
円運動中、直進運動をし続けようとする「慣性力」を意味します。
http://www.geocities.jp/iamvocu/NaturalSci/physi …

ですので、
遠心力と言う向心力に対するベクトル自体は存在しませんが、
直進しようとする力(ベクトルV)は存在します。

円軌道とベクトルVの差が遠心力になります。

そのサイトはベクトルVをまるで考えていません。
そのまま合力化して結論付けています。
違う力(反作用)に置き換えています。
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この回答へのお礼

へー、向心力とベクトルVの差が向心力なんですか!
授業では全然やらなかったような気がします??
とても大切なことを教えていただいてような気がします。
ありがとうございました。

お礼日時:2009/05/15 22:37

単に言い方、物の見方の違いがあるだけで、


・遠心力
・向心力に対する反作用
のいずれかがあると言う点は同じです。

> どちらなんでしょう?

質問者さんの都合の良いほうでOKです。


実用上、洗濯機の脱水とか、遠心分離機とかのはたらきを説明する上では、遠心力を考える方が簡単です。
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この回答へのお礼

回答ありがとうございます。

>質問者さんの都合の良いほうでOKです
だめです。この勝負にはマクドナルドのハンバーガーがかかっているので(^^)v

お礼日時:2009/05/15 22:32

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Q遠心力は本当にありますか?

学校の授業で遠心力はみかけの力とならいました。
慣性の力とかいっていました(慣性の法則とは違うらしいです)

みかけの力だから当然そんなものは存在しないと思っていたら、
友達が遠心力は実在するに決まっていると言い出しました。

友達がいうには図工のバケツに水をいれてグルングルン回しても
バケツが頭の上にいっても水が落ちて来ないのは遠心力があるからと言います。
いわれてみれば確かにそうだなと思いました。
それにジェットコースターとか乗っていると外へ引っ張られる感じもします。

遠心力は本当にかかっていますか。
それともみかけの力だからそんなもの存在しませんか?
よく分からなくなってきたのでお願いします。

Aベストアンサー

他の人が書かれているように、観測する場所によって異なります。
回転している物体の外に居れば遠心力はありません。
回転している物体と一緒に回転していれば遠心力はあります。


問題を解くときは、どちらか自分のわかりやすい立場で解けばOKです。

回転している物体の外に居るときの運動方程式は
mv^2/r = F …(1)
(m:質量、v:速さ、r:回転半径、F:向心力、回転運動ではv^2/rが加速度aになります。)

回転している物体と一緒に回転しているときは物体は静止しているように見えるので、加速度a=0となり、運動方程式は
m・0 = F - mv^2/r …(2)
または、向心力と遠心力の力のつりあいの式で
F = mv^2/r …(2)'

いずれにせよ、(1)(2)(2)'という同じ式が出てきます。

Q遠心力は存在しないのですか?

フリー百科事典ウィキペディアより

遠心力(えんしんりょく、centrifugal force)は、回転運動をする系において観測される慣性力の一種。回転の中心からみて外側へと向かう方向の力である。

とあります。

しかし、東海大学開発工学部のサイトには

http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/lecture/general/presentation/Centrifugal/Centrifugal.files/frame.htm

とあるのですが、一般の「遠心力」は概念として存在していて、「物理学」として考えるなら遠心力は存在しないと考えていいのでしょうか?

Aベストアンサー

では、遠心力で6000Gを作成した場合、計算通り、
6000Gの時間は遅れるのでしょうか?(真空中)

V成分と、G成分を分離可能でしょうか?
これはVの一部なのではないでしょうか?

等速度運動Vのベクトルならば、
実際は、機動の外を45度方向に進んでいるので、外側に圧力を感じるだけ。

紐を切れば円運動しない。真っ直ぐ進む。

パイロットの感じるGは、
パイロットが直進しているのにむりやり進路をまげた。
曲げた分が体にもろにきた。

こうも受けとめられませんか?

Q運動エネルギーが摩擦により熱エネルギーに変換させることについて

 運動エネルギーが摩擦により減少するのは、摩擦力が仕事をしたためであると思っておりました。その際に摩擦により熱が発生することはイメージできるのですが、なぜ摩擦により熱が発生するのかその理由がわかりません。
 質問1:摩擦により運動エネルギーが減少するのは、(1)摩擦力による仕事のため、(2)熱が発生するため という理解で宜しいのでしょうか?
 質問2:なぜ、摩擦により熱が発生するのかその理由がわかりません。木と木をこすり合わせても熱が発生しますよね。木の場合、こすり合わせることで細胞が分子運動をするということなのでしょうか?
 おかしな質問かもしれませんが、どうか宜しくお願い致します。

Aベストアンサー

 
 
>> 摩擦で物体側のエネルギが減るのは、摩擦が負の仕事だから、物体は負の仕事をされたから減るのは当たり前。 <<

 です。力学的エネルギの最初の定義は、「力とその方向に移動した距離の積」 ですね。

     物体
     ■移動方向→
     ←摩擦力ベクトルの向き(物体基準)

向きが反対だから掛けるとマイナス。この計算は実際の現象と一致してますね。ところが床の方は、

        物体から受ける力の方向(床基準)
         →
      ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄床

マクロな視点では動いてるものが無い! 上記の「最初の定義」で示せない。そのため従来は「たぶんこうだと言うお話」を導入してました。学生が疑義を向けても「信じろ」と語気が強くなるだけでした‥‥誇張して言えばそういう事です。 その「お話」はこんな実験↓などを支えにしてました。ジュールはビール会社の御曹司だそうです。
http://physics.uoregon.edu/~courses/dlivelyb/ph205/syllabus_fig.gif

 「エネルギは絶対に収支決算が不変なはずだ」というのは熱力学の方で得られた確信なのですが、実は現在でもまだ経験則、まだ一度も破れたことのない経験則でしかないのです。上記の「予想のお話」とおなじレベルなのです。 上記の摩擦の方は、実証責任をこっちの方に任せただけの状況です。 現在は摩擦の実態が原子レベルで観察できるようになりましたが、そこでもエネルギ保存則の反証は見あたらないようです。

なので、

>> 減少した移動物体のエネルギが、結局は力学的エネルギは保存されていると説明されてもなかなか理解できません。 <<

 こう言われても正直どうしようもないです。「今のところ破れたことはありませんので‥」と歯切れ悪く言うしかないです。
( こう仮定すれば保存則が成り立つ、という仮定はあるんですが、その仮定の立証が‥という責任先送り状態です。)


>> ここでの熱エネルギは、摩擦による負の仕事全てが変換したのか一部か?

 エネルギの変遷は熱が主ですが全てではありません、「長男一子相伝」みたいに熱だけになるのではありません。例えば熱と化学変化が共に可能な状況なら両方の変化が起きます。金属結合は当たり前に起きます。金属の棒が曲がりっ放しになるようなミクロな組織の永久変形の形にもなり得ます。表面が削りはがれる永久変形もあります。電気エネルギにもなるのは摩擦電気の文字の通りです。固体では分子原子は動き回れず多くの場合なにがしかの微細な結晶構造になってます、よく「この前の大地震の前に岩盤が割れた光が見えた」とか噂話がありますが、結晶は壊れるときそれなりに光を出します、氷砂糖での実験などは定番です。
http://www.geocities.jp/take_sh2002/jikkenn/easy/koori.htm
http://portal.nifty.com/koneta05/09/10/02/
意外性を追うと切りがないですね。
( 摩擦で何に変わるかの話と、熱力学的エントロピの話(巡り巡って最後はすべて熱平衡へ‥という説話)を混同しないでください。)


>> 熱エネルギになる場合は、摩擦面の原子運動が大きくなり、運動物体からのエネルギの一部が変換したものでしょうか? <<

 ( 化学変化などのエネルギ放出源が無いものとして) その通りです。エネルギ保存則が破れてなければ熱になるエネルギの源は運動物体由来しかありません。ただ、分子や原子の何がどうなるのかの詳細はくどい話が必要ですが、振動になります。個々の原子がブルブル揺れてるようなイメージでお考え下さい。



 余談;
物理学を独学されてるとのこと、頑張ってください。摩擦つながりでこんなQ&Aもあります。
http://oshiete1.goo.ne.jp/kotaeru.php3?q=1822250
学習は、細大漏らさず緻密に後略しようと思わず、ある程度ラフに進んでは戻りを繰り返すのが良いです。細部にこだわって停滞すると熱を失うきっかけにもなりますので。 さらりと過ごしてる所をほじくると実は底無しだったというのが至る所にありますんで、それ全部を埋めつつ進むのは無謀ですから。実際、理系の学生は追われまくって飛び石で進んでまして、骨組みがしっかり落ち着いて肉が付いて来るのは歳を経てからです。これはどの分野でもそうです。モノにするには長く興味を持ち続けること(熟成期間)が必要です。
 
 

 
 
>> 摩擦で物体側のエネルギが減るのは、摩擦が負の仕事だから、物体は負の仕事をされたから減るのは当たり前。 <<

 です。力学的エネルギの最初の定義は、「力とその方向に移動した距離の積」 ですね。

     物体
     ■移動方向→
     ←摩擦力ベクトルの向き(物体基準)

向きが反対だから掛けるとマイナス。この計算は実際の現象と一致してますね。ところが床の方は、

        物体から受ける力の方向(床基準)
         →
      ̄ ̄ ̄ ̄ ̄ ̄...続きを読む

Q遠心力はなぜ向心力の反対向きなのか

題名の通りですが、円運動において、いままで生きてきた経験的には物理の教科書を見て、遠心力が向心力の反対向きは一応わかります。水の入ったバケツを廻したときの経験などで。しかし理屈的になぜなのかと考えるとよくわからなくなりました。直線的に加速して動く例(加速する電車の中に糸でぶら下げた球に加わる力など)ならイメージできますが、円運動ではいまいちピンときません。以下、自分なりによく考えて出した結論ですが合ってますでしょうか?

vベクトルからv’ベクトルに速度が変化した時、Δvはv’ベクトル-vベクトルです(A)。向心力を求めるときはΔt秒間のとき向心力の加速度ベクトルはΔvベクトル÷Δtで求めます。この時、向心力の加速度ベクトルとΔvベクトルはΔtがゼロの近づくほど正確になり、円運動の中心に向かう方向です。

ここからが推測ですが、
vベクトルは向心力(m×aベクトル)によって速度を変えられてv’ベクトルになるが、本当はvベクトルは慣性の法則によりその等速直線運動を続けたいとしている。よってΔt秒間でv’ベクトルをvベクトルにしようとする-Δvベクトルが加わる。-Δvベクトルなのは上記のAと逆で、vベクトル-v’ベクトルだから向心力とは逆方向という意味です。というわけで遠心力の加速度は-Δvベクトル÷Δt=-aベクトル、遠心力は-m×aベクトルだから、「-」が付いている通り向心力とは真逆の方向。

遠心力の方向の考え方として合っているか、違ってたらどのように考えたらよいのでしょうか。物理の本質にくわしい方、どうかよろしくお願いします。

題名の通りですが、円運動において、いままで生きてきた経験的には物理の教科書を見て、遠心力が向心力の反対向きは一応わかります。水の入ったバケツを廻したときの経験などで。しかし理屈的になぜなのかと考えるとよくわからなくなりました。直線的に加速して動く例(加速する電車の中に糸でぶら下げた球に加わる力など)ならイメージできますが、円運動ではいまいちピンときません。以下、自分なりによく考えて出した結論ですが合ってますでしょうか?

vベクトルからv’ベクトルに速度が変化した時、Δvはv’ベ...続きを読む

Aベストアンサー

No.3の回答者です。
お礼のお言葉をありがとうございました。

>>>向心力はバケツを持つ手にかかる力、遠心力は水が向心力と反対の方向へいこうとしている力、と理解していましたが、違ってたんでしょうか?


正解を発表します。
「遠心力は水が向心力と反対の方向へいこうとしている力」は、合っていますが、
「向心力はバケツを持つ手にかかる力」は、誤りです。
水に直接かかっている向心力は、バケツの底から受ける(垂直)抗力です。
(液体なので、バケツの側面からも力は受けていますけれども、その合力はだいたいゼロなので、あまり考えなくてよいです。)

バケツの底の力はたしかに人間の腕の張力に関係していますが、水に対して働く向心力は、あくまでも、バケツの底の力なのです。

底に穴が開いていたら、遠心力によって外側に漏れていきますよね?


>>>
私の質問で書いた説明では本質的に間違った説明でしょうか?NO1さんは間違っていないと言ってくださいましたが、sanoriさんもOKと思われますか?・・・B

残念ながら、間違いです。
特に、ベクトルの考え方が、です。
私の前回回答は、ベクトルについてのあなたの考え方の代替を示したものです。


>>>
観測者も同じ円運動内にいて運動していると向心力に対し遠心力がないと釣り合わないというのは一応知ってはいますが・・・。
Bについてもしよろしければ、短くてもいいのでお返事ください。よろしくお願いします。


やはり、前回回答の冒頭に書いたことです。
「円運動においては、中心からの距離がいつも同じであるためには、
向心力と遠心力との和がゼロでなければいけないから」
です。

式で書けば、
向心力 + 遠心力 = 0

よって、
向心力 = -遠心力
あるいは
-向心力 = 遠心力
です。

一方にマイナスをかけたものが、一方にマイナスをかけないものに等しいということは、
両者は絶対値が同じで向き(符号)が逆という関係にあるということです。
簡単な説明でしょ?


以上、ご参考になりましたら。

No.3の回答者です。
お礼のお言葉をありがとうございました。

>>>向心力はバケツを持つ手にかかる力、遠心力は水が向心力と反対の方向へいこうとしている力、と理解していましたが、違ってたんでしょうか?


正解を発表します。
「遠心力は水が向心力と反対の方向へいこうとしている力」は、合っていますが、
「向心力はバケツを持つ手にかかる力」は、誤りです。
水に直接かかっている向心力は、バケツの底から受ける(垂直)抗力です。
(液体なので、バケツの側面からも力は受けていますけ...続きを読む


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