Physics
高中

物理の質問です。

面が粗い回転テーブルの上に小物体を置き、回転テーブルを等速円運動させると、小物体も等速円運動をしますよね。この時、向心力は摩擦力になりますが(そもそも小物体には摩擦力しか働いて居ないので他の力は向心力にはなりえないですよね^^;)、これはなぜでしょうか?摩擦力は運動を妨げる向きに働き、そして、小物体の運動の向きは速度の向きと同じで円の接線方向なので、摩擦力は円の接線方向とは反対向きに働くのではないのでしょうか?この考えだと摩擦力の向きが円の中心方向にならないのですが…
何か勘違いをしていると思うので是非ご指摘下さい。
回答宜しくお願い致します。

解答

摩擦は円の接線方向とは反対に働きます
それとは別に回転しているものには向心力が働きます
遠心力にはなってしまいますが、バケツを回転させても水って落ちてこないじゃないですか、でもそれって水自体に力が加わってる訳じゃなくて回転によって起こった現象でなってますよね、私はそういうイメージで解いてます^_^‎間違ってたらすみません(><)

gelflag

多分質問者さんの考え方のように摩擦は運動を妨げる方向で円の接線方向に働く場合というのは小物体が先に動くことによって下のテーブルを回す場合になりますね。その場合は質問者さんの言う通りだと思います。しかし今回の場合はテーブルを先に回してるんですよね。そしてそのうえに乗せますよって話なので今回はテーブルが動きその摩擦力で動いてるんです。前者の場合はテーブルが小物体に動かされていますが、後者の場合小物体がテーブルに動かされているんです。だから今回の摩擦力は小物体の運動を妨げているのではなくテーブルの運動を妨げているのです。(設定として等速円運動するテーブルなので妨げられようが何されようが等速で円運動はします。なのでその上の物体も等速円運動をします。)中心向きに力が働く理由としては遠心力とつりあいを保つ必要があるからです。その力はたまたま床からの摩擦力しかなかったというわけです。
また向心力と遠心力は同時に考えられないため向心力の考え方でいくと、向心力とは円運動する物体の合力のことなので物体に働く力は垂直抗力、摩擦力、重力の3つなので重力と垂直抗力は打ち消されるので残りは中心方向の摩擦力だけとなります。その力を向心力と呼んでいるんです。だから向心力は摩擦力ということですね!
わかにくいとこがあるかもなのでまた質問してください!

kakko_pn

お二方ともありがとうございます。

答えて下さったのに申し訳ないのですが、回答が貰えない可能性を考えてclearnoteとは別で同じ質問を質問をしたらそちらで解決してしまいました…そして、そちらで、私が動摩擦力と静止摩擦力を間違えて居たことにより生じた疑問だと分かりました。

本当に申し訳ないです🙇また機会があったら是非宜しくお願い致します🙇

留言
您的問題解決了嗎?