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向心力は、物体を円運動させるために常に円の中心に向かって働く力です。
しかし、物体に働く力は向心力だけではありません。
今回の問題のように、斜面を滑り降りてきた小物体には、重力と垂直抗力の2つの力が働いています。
(2)では、小物体が面から受ける垂直抗力の大きさを求めるために、運動方程式を立てる必要があります。
運動方程式は、ma = F (質量×加速度=力) で表されます。
このとき、加速度は向心加速度、力は向心力と考えることができます。
向心加速度は、円の中心に向かって働く加速度です。
つまり、今回の問題では、向心加速度は上向きになります。
したがって、運動方程式は、
m(v^2/r) = N - mg
となります。
ここで、
m:小物体の質量
v:小物体の速さ
r:円の半径
N:垂直抗力
g:重力加速度
です。
この式からわかるように、垂直抗力Nは重力mgよりも大きくなります。
つまり、垂直抗力は下向きに働く重力よりも大きい力で、上向きに働いていることになります。
したがって、向心力は、重力と垂直抗力の合力として、上向きに働いていることになります。
今回の問題では、垂直抗力の大きさを求めるために、運動方程式を立てる必要がありました。
運動方程式を立てる際には、物体に働く全ての力を考慮する必要があります。
ありがとうございます🙇♀️