遠心力はなぜ見せかけの力と呼ばれているのですか？

等速円運動をしている物体は、中心方向にrω^2の加速度を持ち、これに質量ｍをかけた力Fを向心力といいますが、一方でなぜ遠心力は慣性系で見せかけの力といわれているのでしょうか？個人的には、遠心力は見せかけの力などではなく、向心力との力のつり合いや、向心力の反作用のような気がするのですが。また、遠心力が見せかけの力なのであれば、向心力も見せかけの力であると考えますが、向心力はそういう定義ではありませんよね。遠心力は実際に、水の入ったバケツを振り回した際、水がこぼれなくなる力であり、スクーターなどの遠心クラッチや遠心プーリなどは、この原理を応用して、クチッチや、プーリの開閉をしてギア比の調整をしています。

お教えください。以上です。

質問者からの補足コメント

• 

  また、向心力は実際に力が中心方向にかかっているなら、遠心力と釣り合いが取れ、外側に外れるようなこともないと思いますが･･･。円運動をしている物体（ジェットコースターや、メリーゴーランドなど）に乗っていて、遠心力を感じることがありますが、向心力を感じたことがないのはどうしてでしょうか？

    補足日時：2017/09/12 11:34

• 

  遠心力は、観測者が円運動をしている物体に乗っているときしか議論にならない理由も教えてください。よろしくお願いいたします。

    補足日時：2017/09/12 11:41

• 一点補足質問をさせていただきます。円状のガーター（たとえばパチンコ玉大の幅）があるとして、そこにパチンコ玉を入れました。そこに右方向（半時計周り）に力を加えました。ガーターの床および、レールは滑らかです。おそらく等速円運動を続けると思いますが、常に力を加えているわけではありません。この場合、中心に方向に加速度を与えている向心力の正体は何なのでしょうか？

    補足日時：2017/09/14 09:03

• 理解できない箇所のまとめ
  ■遠心力は一緒に円運動をしている人にしか認識できない。静止している観測者からは等速円運動をしているようにしか見えない。
  　→しかし、遠心力は外側にいる人間にも見えるではないか？バイクがカーブを曲がりきれず、外側にもれて、転倒するなどの例。
  ■遠心力が見せかけの力であるなら、脱水機のドラムの中の衣類にたまった水は、見せかけの力にこし取られるのか？あれは等速円運動をしている観測者でなくとも把握できるはず。
  ■遠心力が向心力の反作用でないならば、ジェットコースターに乗っている人間が落下しない理由が説明できない。

    補足日時：2017/09/16 19:23

• 遠心力に引き続き、向心力についても質問を受け付けております。こちらにて真摯にご回答いただいた方の中には、今更なんだよ、というような不快感を示される方もいらっしゃるかもしれません。ご了承いただければと思います。
  https://oshiete.goo.ne.jp/qa/9941770.html

    補足日時：2017/09/18 12:29

• 

  「遠心力　存在証明」と検索していただいて、とある大学の物理学教授が遠心力について考察されております。結論からすれば、遠心力は存在する。一部高校の教科書に訂正を加えられたい。と記されておられました。徐々に、いろいろな人からのご回答から遠心力は慣性力であることを認識しつつありますが、一部、強烈に説得力のある論拠をだされて、揺らいでおります。
  　
  慣性力は、見せ掛けの力であることは了承しています。慣性力が実際の力であるはずなどない、と思っております。。観察する立場から見たとき、力のような作用？を及ぼすだけです。

    補足日時：2017/09/18 12:45

• エクスキューズではありませんが、大学教授の論説は、この質問の後見つけたものです。正直説得力はあるなと思いましたが、物理学の中では少数派のようなので、それが絶対なんだと、これを最高裁判例のごとく盾にしているわけでも御座いません。回答いただいた方の中から、徐々に理解しつつあるということは申し上げました。

    補足日時：2017/09/19 03:17

No.22 ベストアンサー 回答者： fxq11011 回答日時： 2017/09/18 10:15

例え話、置き換えての説明が理解できないと理解できませんが。

実験、縦横１０Cm、２０ｃｍの板２０ｃｍ側に低い壁を作り、板の中央にさいころを置きます。
その状態で板全体を等速で引っ張ります（慣性で等速直線運動の再現？）。
その状態で、板を急に手前（引っ張る方向とは直角方向）に引っ張ります（向心力という加速度？）。
サイコロはどうなるか？、自身の慣性で板上でその場にとどまろうとするが板は手前に移動する結果、向こう側の壁にぶち当たる。
でも、板だけを見るのではなく、周囲の環境も含めて観察すれば、板は引っ張られる方向に動きつつ手前に移動します、つまり斜めに移動、この瞬間が連続すると軌跡が円運動になります。
その結果さいころは向こう側の壁に押し付けられ続けます。
最初のさいころの動き、板の上だけ見ているとサイコロが向こう側に動いたと見えます、でもサイコロには何も力は加わっていません、力が加わり動いたのは板です。
全体を見ると？、透明の板でしたが方眼紙のようなメモリがあると、サイコロは当初から引っ張られている方向には移動していますが、こちら側にに向こう側にも、壁に当たるまでは移動していません。
でも確かに壁に当たり、何等かの力？は当然感じます、これが遠心力。
反対方向に進む電車が同時に停車していて片方が動き出したとき、一瞬はどちらが動いたのかは判断できないのと同じ。
つまり物体自身の慣性により動こうとしないのに相手が動く、相対的に物体自身が動いたよう感じる。
等速直線運動はどちらも同じ条件のため、停止状態と等価、ゆえに、相対的に感じる遠心力は向心力と正反対になる。

この回答へのお礼

ありがとうございます。それに近い実験を実際にやってみました。趣旨に齟齬がありましたら申し訳ありません。サイコロと板がなかったので、ノートと四角い物体（私の場合、鉛筆削りだったのですが・・・）をノートの真ん中に乗せます。ノートの端に掌で壁をつくりました。
　その四角い物体を乗せたノートを等速直線運動させ、ピタっと止めます。物体は少し進行方向に動きました。これだと仰っている内容が再現できないので、進行方向と反対方向に強く引っ張りました。すると、ノートの端にある掌（壁）にぶちあたりました。これはその物体（鉛筆けずり）が進行方向に進むもうとする力（慣性力ですね）。
　これをもう少し応用して、今度はノートをブランコ状に動かしてとめてみました。回転と逆方向に引くと、鉛筆削りは、アーチ状を描いて、床に落下しました。多分これが遠心力の正体なのではないかな？と見えてきました。そして、アーチ状に動いているノートにかかる力が向心力（のつもり）。力が弱いので、遠心力のようなこの力は、ノートの軌道（接線方向）に動き、鉛筆削りをアーチ状に動かし、落下しましたが、多分この遠心力をもう少し強くすると、ノートから飛び出た瞬間に円の中心と反対方向に動くのでしょうね。趣旨と違っていたら、誤ります。少し、見せ掛けの力が及ぼしているという皆様の意見が見えてきました。長文失礼しました。

お礼日時：2017/09/18 13:03

No.27 回答者： tknakamuri 回答日時： 2017/09/19 07:57

>

http://www.ei.sanken.osaka-u.ac.jp/main/centrifu …
これ松田卓也の自論だよね。確か本になってる。私も読みました。

この中で彼は座標変換としての見かけの力はみかけだと認めている。
肝心なところは

F=ma

を

F-ma=0

と書き直したとき、-maを「カ」とみるかどうかという哲学的な
問題だね。あなたの直感的な実在論とはかなり趣が違うよ。

この回答へのお礼

うーん、そうですね。私は、論文も途中わからない所があり、それ以前の問答を読みました。架空のお話かと思ってよくよく調べたら、松田卓也教授という方とバーナートシュルツ（こちらは実在する方かは存じませんが）さんという方が実際に話している話を元に、溝口教授が創作した話のようですね。途中からやはり議論というか、水掛け論的になっており、最後は遠心力は一部？存在する？？というような話になり。分かったような分からなかったような気分で終わりました。ここまでお付き合いいただきまして、誠にありがとうございます。

お礼日時：2017/09/19 15:49

No.26 回答者： puyo3155 回答日時： 2017/09/18 19:36

無知の知。

これが、最低限人に物をきくときのエチケットじゃないの。
あなたの湧き上がる疑問は、しかたないとしても、それが間違っている前提で、一旦回答を受け入れないと。
わからない側が、まちがった概念で、解釈を繰り返し、理解できない自慢されても、いかんともし難い。

あなたは、根本的な慣性系などの基本知識がない。まずはそこからかと。
みせかけの力を、系や観測者を指定せずに論じても意味ないですよ。

相対論学べばわかりますが、重力だって、見せかけの力ですから。

No.25 回答者： fxq11011 回答日時： 2017/09/18 19:20

慣性は力ではなく、運動エネルギーです他から力、加速度が加わると、一部？が力として観測されます。

車の事故で人が外に放りだされた。
人は慣性の法則にしたがって慣性運動（自然の法則通りなのでこれが当たり前？）。
車の方が、障害物その他から別の力を受け、自然の法則の運動から放り出された、ある意味ではこの言い方が正しいかも。
人口衛星の中で宇宙飛行士が無重力のため、浮かんでいる光景、単純に遠心力があれば、地球の反対側に押し付けられても・・・・？。
時速５０Kmで正面衝突、時速１００Kmで壁に衝突、どちらも衝突時の相対速度は時速１００Kmですね。
その効果は全く同じように観測されます、観測者がカメラとともに車と同じ速度で移動しながら動画を撮影すれば、他の背景がなければ壁の方が時速１００Kmで移動したように見えます。
遠心力といえる効果を観測しただけで、遠心力がある・・・は、ちと早計？。
よく聞くのは遠心力と向心力は正反対でつりあっりいる。
これは、円運動の物体と円の中心との距離が一定に合わせてこじつけただけで他の運動等は無視しています。
走る電車の中でボール垂直に放りあげれば、同じ軌跡を逆戻りして同じ位置に落ちます、でも電車の外から、車体は無視してボールだけ見れば、X軸を進行方向に動くきれいな放物線になります。
理屈としては同じなんですが、電車のボールは視覚だけの問題、遠心力は効果として力、または力による圧力、衝撃等が実際に観測されます、それをどう理解するか・・・・です。
※大学の物理学教授が遠心力について考察されております
これが正しいという裏付けも保証もいまのところないはずです、実験結果のデーター改ざんまでする教授もいましたね。
これを最初に言ってしまうのは、すでに負けを認めることです、純真な気持ちでの疑問が重要です。
高野山だったな、そこの高僧、何かの時に心情を聞かれ答えたところ、並み居る報道陣？から、そんなこと幼稚園児でも・・・・、高僧いわく、幼稚園児の純真さをこの年まで持ち続けるのは、並みたいていでは不可能だ、と言ってそうな。

No.24 回答者： spring-kx 回答日時： 2017/09/18 17:05

なんで最初から「遠心力　存在証明」という論文を読んで質問しますが　と切り出さなかったのかということですよ。

であれば、もっと話は早く解決していたと思いますよ。現在回答が２０数個に上る。
　あたしゃあなたのことは、いかに盤石の古典力学といえども安易に妥協せず、自分が納得できんものは断じて妥協せず、数々の説得にもかかわらず投降しないですごいがんばる孤高の大将と思っていたのです。が、実はあなたは単なる先兵にすぎず大将は後ろに控えていたということでしょう。あなたの頑固さの源泉はその先生の論文ということでしょう。がっかりですよ。期待はずれですよ。ちゃんとバックがいるなら、ちゃんとはじめにそう言えということですよ。そうすれば古典力学の薫陶をうけた戦士というか教師というか論客たちはまっさきにそっちにむかったですよ。大将が倒れればあなたのような先兵は無力同然になりますから。そうすれば何よりもあなたが楽になってあなたが夜安らかに眠れるようになるから。それだけが回答者たちの唯一の願いだから。

No.23 回答者： rupin_the_345th 回答日時： 2017/09/18 16:31

「遠心力　存在証明」と検索した。

おお！もしかして。静止座標系で、等速円運動をしている物体の内部に遠心力がじわーっとあるぞって話かー。質点だとおもってるとハマるんだ。現実には体積があるわな。すげーな。盲点。気づいた質問者すごい！pdfのほうに等速円運動をする物体を仮想的に分割して内部に力が実在することを説明する図がある。どういう分布になるんだろ。紐との接合点に最終的に全部集中するが、接合点の反対側へ行くにしたがって、遠心力が減っていくんだ。物体の大きさよりも、物体の分割の紐との接合点がわにある質量の方が影響が大きいもんね。啓蒙された！
http://www.ei.sanken.osaka-u.ac.jp/main/centrifu …
http://www.ei.sanken.osaka-u.ac.jp/main/%E9%81%A …

この回答へのお礼

そう、こちらの論文で御座います。これらの質問を解決したい一心で調べているうちに出てきました。

お礼日時：2017/09/19 02:41

No.21 回答者： fxq11011 回答日時： 2017/09/17 17:39

間違った固定観念を持ったままでいくら考えても、説明を聞いても、解決しません。

もし釣り道具があれば、投げ釣りをやってみれば、リールに巻いたテグスの先に錘をつけ竿先まで巻き上げた状態で竿を振り回し、タイミングを計って指で抑えていたテグスを話すと錘が遠くへ飛び出します。
遠心力を信じている人は最初が必ず失敗して、はるか手前にポチャンです、保証してもよいくらいです。
遠心力？、竿に沿って先端から先の方向の力ですね、であれば竿の先端が前方４５°の時に離せば４５°の角度で飛び出す、ところが・・・・です。
実際はそのときの慣性運動の方向、つまりえんを描く円周の接線と同じで回転する方向で飛び出します。
とすれば、前方４５°の時に飛び出す方向は水面に対し４５°の下向きの角度になります。
でも、今は釣りの話じゃないんですね・・・・・。
ま！せいぜい長生きしなはれ。

No.20 回答者： ji6 回答日時： 2017/09/17 16:41

バケツが円運動を行っている(A→B)

→バケツは進行方向から中心方向へ常にずれ続けている(C→B)
→バケツの内部の水は、バケツがずれたためにおこる慣性力として、常に遠心力を感じ続ける。(B→C)

この回答へのお礼

ご教示ありがとうございます。

お礼日時：2017/09/18 11:16

No.19 回答者： rupin_the_345th 回答日時： 2017/09/17 11:24

ポイントは物体の速度。

等速円運動する物体がある。
1.静止した座標系から見る
　→物体が等速円運動をしているのが見える。速度がある。慣性力が無い。
2.等速円運動する物体の軌跡の中心に物体と同じ角速度で回転する回転座標系上から見る
　→物体が静止しているのが見える。速度が無い。慣性力が有る。

遠心力の元が二つある。1.物体の初速度。2.座標系の回転運動。1 つ目の例はなんなんだろ?遠心力の例じゃないのかも。2つ目の例が見かけの力=遠心力=慣性力って感じ。

1の場合、物体に初速度が無いと物体は回転中心に向心力に引かれて回転中心を往復する運動をします。初速度があって、初速度と回転半径と物体の質量がいい感じの遠心力を醸す場合、向心力と釣り合うと等速円運動します。
初速度の有り、無しが遠心力の有り、無しに対応します。慣性はいつもある。質料は一定なのに、遠心力=慣性力は初速度によって有ったり無かったりするので見かけの力っぽいです。

2の場合、下記の参考動画を見てください。回転座標系にカメラが固定されているので目が回ります。気持ち悪くなる前に見るのをやめてください。

おもりがカメラ視点で静止しています。確かに周りの景色は動いていますが、おもりは静止しています。物体=おもりに初速度は有りませんでも、おもりに遠心力=慣性力が働いて、紐が斜めになった状態で釣り合っています。座標系の回転をやめると、遠心力が無くなります。座標系の回転運動の有り、無しが遠心力の有り、無しに対応します。見かけの力です。
(頭の中だと、紐が軸にくるくるくるっと巻き付くだけでおもりは動かない筈なのだが・・・カメラには映っていない軸の上端と紐の接合部に秘密があるのか・・・?混乱してきた。おもりがカメラと同じ回転座標系に乗ってるってどうやってせつめいしたらいいんだろう・・・いや・・見れば乗ってるのはわかるのだが、つながってるのは紐なので紐で引かれてしょーがねーなとおもりが回転座標系に乗ってる感じだが・・・回転座標系から降りて静止座標系に移ると、おもりが角速度をもっている・・・いつの間に角速度を持ったのだろう・・・紐のやつ・・・なぜだ・・・紐は押せない・・・)

http://fnorio.com/0060inertial_force1/inertial_f …
上記に回転する円盤の上にいる人がビー玉を見たときの例が出ていて、ビー玉が円盤の上の人から見て加速運動するって書いてあります。このビー玉は回転座標系に初めから乗っていて回転座標系から降りて静止座標系から見ると角速度を持っています。が回転座標系に居る人には角速度をもっていることが分かりません。説明を読むと理解できるけれど、油断すると、円盤の上に載っていても、頭の中が誤ってビー玉が半径方向に等速直線運動してしまいます。



あとは、座標系が回転=加速しているか、静止しているか観測者に区別できるって部分にあいまいさが残ります。質問者は区別できないと考えてます。現実には区別できます。区別できないのは慣性力と重力です。ときっぱり言いつつもうまく説明はできません。
http://lab.twcu.ac.jp/lim/kougi-note17.pdf/unive …
上記のパワポの74ページにこうあります。
　一般相対性理論に依れば
　「実は重力という力は存在しない！重力は、観測者が加速運
　動することで生じる“見せかけの力”（慣性力）である」

この回答へのお礼

ありがとうございます。何度か見させてもらいました。紐が傘開くように広がる姿、および錘が少し斜めっている姿。これは回転運動しているもの以外、つまり静止した観測者からも見えますよね。この辺がよく分からんのです。回転運動しているものから見れば、回転物体は静止。それは分かります。

お礼日時：2017/09/17 20:10

No.18 回答者： fxq11011 回答日時： 2017/09/17 10:04

>脱水機のドラムの中の衣類にたまった水は

実際に飛び出す水がどの方向に飛ぶか観察すれば一目瞭然です。
遠心力ならドラムの中心から反対方向になりますが、実際はドラム外側の接戦に沿った回転方向に飛びます。
遠心力ではなく慣性運動です。
お粗末な頭での想像だけです、現実をしっかり観察しましょう。
ドラムの穴があると、向心力が加わらないので慣性運動をそのまま続ければ、円運動にはなりません＝飛び出す。
＞ガーターの床および、レールは滑らかです
これが、最大の間違い。
こんな話（力学に関する理論？）の時は「なめらか」なんて曖昧な表現しません、明確に摩擦等による損失は虫する、と条件を付けます、というより力学の問題・・・なら敢えてそんな条件明示すら省力されます。
そして、それを応用して実際に行動を起こすときに、初めて考慮します、これ常識です。
円状のガーターで表面なめらか、なら玉がぶつかって力を受けることがない、これも、まっかな嘘、そう思い込んでいる以上解決はありません。
理解できないでしょうけれど、そんなことが事実なら、ヨットの帆、なめらかな材料で作ると、ヨットは走れない、ことになります、だって風が当たっても力が伝わらない・・・・？。
垂直の壁に垂直に当たると、もろに反作用で逆戻りします、垂直でない場合も角度に応じて、壁に力が加わり、壁が動かなければ逆方向の反作用の力を受けます、（向心力の方向です）、この力と慣性運動の力の合力の力を玉が受けて向心力方向に向きを変えます、次の一瞬も同じことが起こります、ガーターに沿っての円運動はこの一瞬の連続になり、軌跡は円運動になります、あれ！遠心力どこにあったかな？。
結論として言い換えれば、向心力に変換されなかった慣性運動、円周の接戦方向だが、自身が次々と方向を変化させて運動しているため、向心力と反対方向の力と錯覚するだけです。

この回答へのお礼

ごめんなさい。滑らかというのは、高校物理で「摩擦抵抗がない」という意味で使われていたので、そのまま引用したものです。摩擦ゼロという考えです。

お礼日時：2017/09/17 17:35