物理
高校生
(2)についてわからないところがあります。
どうして、静止しているようにみえないのですか。3目の写真では、車内からみると物体は静止していると書いているのにどうして。
を求めよ。た
AK JENJATORPSE-
209. 電車内の慣性力 水平に等加速度直線運動をす
る電車内に、おもりが天井から糸でつるされている。
ta
図のように, 電車内の観測者には, おもりは,糸と鉛
you
直方向とのなす角が0となる位置で静止して見えた。
重力加速度の大きさをgとする。
(1) 電車の加速度の大きさはいくらか。
この加速度で電車が走行しているとき, 糸が切れたとする。
(2) 電車内の人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。
5(D) 199
OH 3
(3) 電車外で静止している人から見ると, おもりの運動はどのように見えるか。
OO
0
小
(S)
◯◯
(0 CC (2)
209. 電車内の慣性力
解答 (1) gtano (2) (3) 解説を参照
指針 糸が切れる前の時点では、 電車とともに運動する観測者の立場
(非慣性系)では, おもりは重力, 糸の張力, 慣性力を受け、 それらの力
がつりあっている。 一方, 電車外の観測者の立場 (慣性系)では,おもり
は、 電車とともに運動をしている。
解説 (1) 電車とともに運動する観測者から見ると, おもりには重力,
糸の張力, 慣性力がはたらき, これら3つの力がつりあっている (図1)。
水平方向の力のつりあいから,
mgtano-ma=0
a=gtan0
(2) 電車とともに運動する観測者には, おもりは,図2のように,重力
と慣性力の合力によって落下するように見える。 すなわち, 鉛直方向
から角後方に落ちていくように見える。
(3) 電車外の観測者には,糸が切れる前, おもりは電車とともに水平方
向に運動しているように見える。 したがって, 糸が切れたときの電車
の速さで, 水平方向に打ち出されたときと同じ運動 (水平投射)をして
いるように見える。
●基準とする座標系が加
速度運動をしているとき,
慣性力を考える必要があ
る。
慣性力
ma
図 1
張力
張力
図2
ma
mgtand
重mg
10:
mg
d→
慣性力
-ma
重力
張力
合力
F
非慣性系(車内)から
見ると, 物体は静止
W
している。
14001
第Ⅱ章力学Ⅱ
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