Question

ホップ

なぜ真ん中が速さ最大になるのかが分かりません。

① 単振動では,振動の中心
で速さが最大となり,振動
の端で速さが0になる。
-
速さ 0
---- 速さ最大
-- 速さ 0

Answer 1

✨ 最佳解答 ✨

は

端っこが速さ0になるのはわかりますか？
速さの向きが変わる時には速さが0になるからですね。真ん中の点からずれたところでは、端っこで速さ0にするため、進行方向と逆向きの力がかかってます。
真ん中では逆らってくる力がなにもないため、速度MAXになるんですね。

ホップ

逆らってくる力はどこから働いてますか??

は

単振動の有名な例だと片方が固定されてるバネがあるかと思います。
その例であれば、バネの復元力(進行方向と逆向きの力)が逆らって来る力に該当します
単振動が成り立つ運動では、常に中心(速さMAX)に向かって力が働いてます、それが逆らってくる力です

Answer 2

たまご

単振動は等速円運動の正射影ですから
例えば上の部分だと物体の速さvは目の人からしたら見えません。
すなわち見かけの速さが0になるのです。
逆に加速度は、中心方向に向かう向きなので、真ん中のとき見かけの加速度が0になります。

ホップ

見かけの速度がゼロだから1番上と1番下は速さがないのはわかりましたが、真ん中からも上や下に行こうとする力が働いているから真ん中が速さ最大にならないように思うのはどこが間違えていますか?その理論だと急に速さゼロになるにはわかるのですが感覚的に合致しません

たまご

力を及ぼすものは加速度であり、その加速度は点ごとに異なります。
すなわち及ぼされる力が点によって異なっているという訳ですね。
ここで上を考えると、加速度は下向きですから
上の点のv=0から徐々に速度が上がっていき
加速度が0となった点でvが最大になります。

ですから真ん中では最大と言えるのです。