遠心力 (centrifugal force)
図のように,静止系(慣性系:
x′
y′
座標系)において角速度
ω
で半径
R
の円運動している質量
m
の物体(赤丸)には,物体の速度に垂直で円の中心を向いている大きさ
mR
ω2
の向心力 (centripetal force)
f1
が働いており,その作用により回転運動を実現している.
一方,この物体と共に回転する回転座標系(
xy
座標系)において物体は静止しており,向心力と釣り合う力
f2
が作用しているように見える.この見かけの力
f2
は,向心力
f1
と大きさが等しく方向が逆向きであり(
f2
=−
f1
),物体を回転の中心から遠ざける向きに作用することから 遠心力 (centrifugal force) と呼ばれる.遠心力
f2
は慣性系に対して回転している回転座標系(非慣性系)における慣性力の一つである.
角速度
ω
で回転している円盤上に静止している物体を,円盤と一緒に回転している観測者から見ると,物体には向心力
f1
と釣り合う遠心力
f2
が作用しているように感じる.
半径
R
の円運動の速さは
v=Rω
と表せるので,向心力及び遠心力の大きさは
|
f1
|
=
|
f2
|
=
mv2
R
となる.円軌道に限らず,曲線軌道を速さ
v
で運動している質量
m
の物体には,その曲線軌道の曲率半径を
R
とすると,その物体と共に運動する非慣性系において,大きさ
mv2
R
の遠心力が作用している.
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