物理
高校生

円運動についてなのですが、回転する粗い円盤上に小物体が乗っている時、なぜ物体に働く静止摩擦力が向心力として働くのですか?
速度は円運動する円の接戦方向に働いているので、もし最大静止摩擦力が働くほど回転速度を大きくしたら接戦方向に物体は飛ぶとイメージしてるのですが、違うのですか?
教えてください🙏

回答

小物体が円盤上を滑るときをイメージするといいかもしれません🫛

小物体は回転の慣性力を受けて中心から遠ざかる方へ動こうとします。このときの向心力が静止摩擦力です🫛

小物体が円盤上にいる間は慣性力を受けますが、回転速度を上げて、小物体が円盤から飛び出した後は、小物体は慣性力を受けませんので、接線方向に運動します🌱

tkhsre

なぜ飛び出した時に慣性力がなくなるのですか?

えだまめ🫛

小物体が慣性力を受けなくなるのは、円盤に触れていないからです🫛
 
小物体が円盤に触れている間は、絶えず慣性力を受け続けますが、円盤から離れるときは、最後に触れていた瞬間を最後に慣性力を受けなくなります🌱

tkhsre

なるほど。運動している物体に触れている間は自分も運動するからもちろん力を受け続けるが、運動している物体から離れた瞬間からは運動している物体から受けていた力を受けなくなるから力が働かなくなるという解釈で合ってますか?

あと、慣性という言葉が同じなので疑問なのですが、慣性力と慣性の法則は何か相互関係はありますか?

えだまめ🫛

この問題の場合はその解釈で合ってますよ🫛

慣性の法則と慣性力には相互関係があると思いますが、私にはうまく説明できません。すみません。

tkhsre

でも慣性力は運動方程式を立式して運動について考える時に使う力なので、運動の見方によって不要かもしれませんね。
わかりました。ありがとうございます!

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