Physics
高中
已解決

摩擦力を向心力とする等速円運動について

下の画像は、あらい面に置かれた硬貨の等速円運動(向心力は面の摩擦力)
と教科書に書いてあったんですが、
この摩擦力はなぜ中心を向いているのですか?
もし面が滑らかで摩擦がなければ硬貨は、外側に行くということですか?

また、これは硬貨が置いている面自体が回ってるということですか?

回答よろしくお願いします!

解答

✨ 最佳解答 ✨

これは硬貨を置いてる面が円運動をしています。
中華料理屋にある円卓をイメージしてください。調味料なんかを取ろうとして台の部分をくるくる回しますよね? もしそのときに思いっきり台を回すと料理は外側に吹っ飛びますよね?そのときは料理は飛んでったのでもはや円運動をしていません。これは外側に吹っ飛ぶ力が働いてしまったからです。ここから円運動をする台の上にのった物体は外側へ吹っ飛ぼうとすることがわかります。しかし普通に台を回す分には料理は普通に台と一緒に円運動します。これは確かに円運動をしていますがこれはそのときの台を回す速さが小さかったため、外側に吹っ飛ぼうとする力が最大静止摩擦力より小さかったため吹っ飛ばないのです。外側に飛びそうなのを「妨げる」力が摩擦力なのでこれは内側に働きます。摩擦がないときは円卓を氷製にしてその上に氷のボールを置いてみるイメージです。この時ちょっと回したら外側に行きそうなのはイメージできますよね?

やさいのようせい

なるほど!
ちなみに硬貨が外に吹っ飛ぼうとする力は、面の円運動による遠心力(慣性力)でしょうか??

ふぃれ/高3

その通りです

やさいのようせい

ありがとうございます!

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