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KIT物理ナビゲーション

慣性力

止まっていたバスが,進行方向前向きの加速度運動をすると,乗客は後ろ向きに力がはたらいているように感じる.逆に,動いていたバスが止まろうとすると,乗客は前向きに力がはたらくように感じる.この見かけの力を慣性力という.

このように,慣性力は加速度と逆向きにはたらくので,物体の質量を mkg とし,加速度を a m/s 2 とすると、慣性力は,

  m a

と表される.ただし,−符号は慣性力が加速度と逆向きにはたらくことを意味する.



下図のように,加速度 a m/s 2 で加速しながら直進しているバスがある.バス内の質量 m 1 kg のつり輪は斜めの状態でつり合っている.この状態を,加速中の車内から観察する場合と,地上から観察する場合から説明する.

●加速中の車内から観察する場合(非慣性系)

加速中の車内の観察者から見ると,つり輪はひもの張力 T と重力 m 1 g と慣性力 m 1 a でつりあって静止しており,つりあいの式は

T + m 1 g +( m 1 a )=0





●地上から観察する場合(慣性系)

地上の観察者から見ると,質量 m 1 kg のつり輪は,バスと同じ加速度で動いており,つり輪には進行方向にの合力 F がはたらいている.この合力はひもの張力 T と重力 m 1 g の和であり,ニュートンの運動方程式

m 1 a = T + m 1 g

となる.

このように,非慣性系では運動方程式が成立していないため,つり合いの式を考える.一方,慣性系では運動方程式を考える.







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学生スタッフ作成

2017年3月17日

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金沢工業大学

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