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求心力とは?

(求心力から転送)
古典力学
F=ddt(mv){\displaystyle {\boldsymbol {F}}={\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}(m{\boldsymbol {v}})}
運動の第2法則

歴史
分野
静力学 · 動力学 / 物理学における動力学 · 運動学 · 応用力学 · 天体力学 · 連続体力学 · 統計力学
定式化

基本概念
空間 · 時間 · 速度 · 速さ · 質量 · 加速度 · 重力 · · 力積 · トルク / モーメント / 偶力 · 運動量 · 角運動量 · 慣性 · 慣性モーメント · 基準系 · エネルギー · 運動エネルギー · 位置エネルギー · 力学的仕事 · 仮想仕事 · ダランベールの原理
主要項目
剛体 · 運動 · ニュートン力学 · 万有引力 · 運動方程式 · 慣性系 · 非慣性系 · 回転座標系 · 慣性力 · 平面粒子運動力学 · 変位 · 相対速度 · 摩擦 · 単振動 · 調和振動子 · 短周期振動 · 減衰 · 減衰比 · 自転 · 回転運動 · 等速円運動 · 非等速円運動 · 向心力 · 遠心力 · 遠心力 (回転座標系) · 反応遠心力 · コリオリの力 · 振り子 · 回転速度 · 角加速度 · 角速度 · 角周波数 · 偏位角度
科学者
アイザック・ニュートン · エレミア・ホロックス · レオンハルト・オイラー · ジャン・ル・ロン・ダランベール · アレクシス・クレロー · ジョゼフ=ルイ・ラグランジュ · ピエール=シモン・ラプラス · ウィリアム・ローワン・ハミルトン · シメオン・ドニ・ポアソン


ジェットコースターは向心力によりループに沿って運動する。慣性による遠心力がジェットコースターを軌道へと留めている。
等速円運動している単純な例。ボールは回転軸にロープで縛られ、円軌道を一定の角速度ω{\displaystyle \omega }で反時計回りに回っている。ボールの速度は軌道の接線方向のベクトルであり、向心力によって常にその方向が変化している。向心力は張っている状態にあるロープによって生み出されている。

向心力(こうしんりょく、Centripetal force)または求心力(きゅうしんりょく)は物体を曲線軌道で動かす力のこと。その方向は常に物体の速度とは垂直方向(経路の瞬間的な接触円の中心)を向いている。

目次

  • 1 公式
  • 2 向心力の源
  • 3 関連項目
  • 4 参考文献

公式

質量m{\displaystyle m}、速度v{\displaystyle v}で曲率半径r{\displaystyle r}の経路に沿って運動する物体の向心力の大きさは

F=mv2r{\displaystyle F={\frac {mv^{2}}{r}}}

である。

力の方向は、円運動の場合には物体が運動している円の中心を向いている。運動経路が円ではない場合には、部分的な経路に最も一致する接触円の中心を向いている。

この力は円の中心についての物体の角速度ω{\displaystyle \omega }を用いた項で書き直すことができる。

F=mrω2{\displaystyle F=mr\omega ^{2}}

向心力の源

惑星のまわりの軌道にある衛星では、向心力は衛星と惑星間の重力によって与えられる。重力は双方の物体にそれぞれ働き、その向きは二つの物体の重心を向いている。円軌道の運動では、この重力の中心は円軌道の中心である。円軌道でない場合や弧の場合には、経路に対して垂直な重力成分のみが向心力となる。残りの重力成分は衛星の速度を加速または減速させる働きを担う。

一方、アイザック・ニュートンの著書を含む一部の文献では、重力の全てが向心力であると説明されている。これは軌道が円ではない場合には厳密には正しくない。前述の公式はこのような場合には適用することができない。

ロープの先端につけて鉛直なに沿って回転させた物体では、ロープの張力の水平成分が向心力となり、回転軸に向けて働く。自転する物体では、内部の引張応力が向心力となり、物体の全部分が一緒に円運動している。

関連項目

参考文献

  1. ^ Russelkl C Hibbeler (2009). “Equations of Motion: Normal and tangential coordinates”. Engineering Mechanics: Dynamics (12 ed.). Prentice Hall. p. 131. ISBN 0136077919. http://books.google.com/books?id=tOFRjXB-XvMC&pg=PA131.
  2. ^ Paul Allen Tipler, Gene Mosca (2003). Physics for scientists and engineers (5th ed.). Macmillan. p. 129. ISBN 0716783398. http://books.google.com/books?id=2HRFckqcBNoC&pg=PA129.
  3. ^ Chris Carter (2001). Facts and Practice for A-Level: Physics. S.l.: Oxford Univ Press. p. 30. ISBN 9780199147687.
  4. ^ Eugene Lommel and George William Myers (1900). Experimental physics. K. Paul, Trench, Trübner & Co. p. 63. http://books.google.com/books?id=4BMPAAAAYAAJ&pg=PA63&dq=centripetal-force+osculating-circle&lr=&as_brr=3&ei=gmNASs2tCYXWlQTXieiADw.
  5. ^ Johnnie T. Dennis (2003). The Complete Idiot's Guide to Physics. Alpha Books. p. 91. ISBN 9781592570812. http://books.google.com/books?id=P1hL1EwElX4C&pg=PA91&dq=centripetal+component+gravity&lr=&as_brr=3&ei=VWpASuruKY-gkQTc7bzxDg.
  6. ^ George Bernard Benedek and Felix Villars (2000). Physics, with Illustrative Examples from Medicine and Biology: Mechanics. Springer. p. 52. ISBN 9780387987699. http://books.google.com/books?id=GeALYXiy9sMC&pg=PA52&dq=gravity+%22centripetal+force%22+intitle:mechanics&lr=&as_brr=3&ei=W7EtSqu7Bo62zATZnrSOBw.
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出典:wikipedia
2018/11/11 07:52

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