慣性力〜コリオリ力と遠心力を添えて〜

こんにちはたけです！

今日は慣性力についてです。高校物理でも出てくるし、普段から経験があるものだと思います。また、大学の力学で高校まででは習わなかった力も出てきます。それではいってみよう

そもそもなんで慣性力を考えるのか！

これは、止まっているものに対して、自分が近づけば、自分から見ればその物体が、自分が近づいた速さで自分に迫ってくるように見えますね。

電車の車窓でも、加速中の電車であれば、景色が進行方向とは逆向きに動きますよね！

つまりこれらは加速度運動をしているわけです。

しかし、運動方程式を考えると、加速度運動をする物体は何かしら力を受けているはずです。

これが慣性力であり、この見かけの力を定義しないと、これら物体の運動を説明することが出来ません。

電車のつり革が傾くのも身近な例ですね。

次に今は地面が止まっているときを考えましたが、一定の速さで回転している場合を考えると、このような見かけの力が2つも出てきます。

ひとつは遠心力です。言葉は聞いた事ある人は多いと思います。大きさmrω^2で、簡単に言うと、回転している外側向きに働きます。

バケツ振り回してもこぼれないやつや、車で急カーブの時に体が引っ張られるやつです！

次にコリオリ力といものです。コリコリじゃないよ！

聞いたことない人が多いと思うけどこれは、大きさ2mvωで、時計回りの回転の時、進行方向に対して右向きに、反時計回りの回転の時は進行方向に対して左向きに働く力です。

今回はこのブログに導出は書きませんが。(iPhoneで式の書き方が分からない笑)

具体例を見ていきましょう。

台風の回転方向が北半球と南半球で違うのはひとつの例です！

台風自体については全く分からないのですが、(調べとけ)コリオリ力によって回転方向が定まっているわけです。

あとは長距離のターゲットの時の大砲なんかも、距離が長いとコリオリ力の影響を少しでも受けてしまうので僅かなずれもターゲットを見逃してしまいます。少しずらして打つことで狙えるわけです！

なぜ普段地球の自転でこれらの力を感じないかと言うと、

地球の角速度(1秒辺りにどれだけ回転するか)が小さいからです。

1周するのに360度、弧度法で2πであり、これを地球は1日かけて1周するので、一日は86400秒でであるから、2π／86400を計算すると、角速度はだいたい0.0000727(rad/s)となり、むちゃちっちゃいのでこれらの力は感じないわけです。

感じたらその場に静止出来なくなりますね笑

その他にも、角速度が一定ではないときには、オイラー力というものが働きます。これについてはまた今度！

本当は式変形を追いながら説明したかったのですが、ここでは僕は無理でした笑なんか機会があればどこかでやりたいものです(￣▽￣)

高井隼人先生の高３スーパー物理の板書の絵を少し参考にさせていただきました！