力のモーメントにおける力の伝わり方と回転速さについて

質問

• 棒において、回転軸から一方の端点への方向に垂直な力を加えると、力のモーメントが生じることが定義されています。
• しかし、なぜ定義では回転軸と逆方向の点に力が定義されていないのか疑問に思います。
• また、回転せずに速さが一定である点についても、なぜ同じ加速度がかかるのか疑問に思います。

回答No.1

hitokotonusi

もう少し日本語を整えていただけると助かるのですが・・・・・
どうにも意味がつかみにくいですが，こんな答えでいいでしょうか。

あらゆる物体は突き詰めれば原子から構成されているので，この原子を質点とみなした質点系としてかんがえることができる。剛体も例外ではないので，これを一つの質点系と考える。質点系ではそれぞれの質点同士が力を及ぼし合っており，これを内力という。外部からある質点に力を加えると，その効果はこの内力によって離れた質点までその効果がおよんでいく。

個々の質点(原子)の運動を扱おうとすると無限個に近い複雑な運動方程式を連立させて解かなければならないが，そんなことは絶対にできない。しかし，全体としての運動を考えるかぎりにおいては，はるかに簡単に取り扱える。回転運動についてその結果は，全体の角運動量(各質点の角運動量の総和)を考えると

dL/dt = (外力によるトルクの総和)

を導くことができます(ここでは省略しますが，必要なら導出します)。ここの重要な点は「外力による」というところで，内力の影響は作用・反作用の関係，及び原子間の力が中心力であるということによって消えてしまいます。このため，外力が働いていない場所で個々の原子にどんな力が働いているのかということには一切考える必要がなく，ここには一切触らずに問題を解いてしまうことができます。

個々の原子がどんな運動をするのかというようなことはとうてい解ける問題ではありません。全体としての運動だけで満足しましょう。

お礼

返答して下さり有難うございます。
少し質問の意図とは違いましたがとてもためになりました。
回答内容で分かりにくい所はあるのですが、一回自分で考えてみたいと思います。

質問の意図についてですが、自分は力が生み出す加速度の方向は力がかからない限り変わらないと考えているのですが、棒の端に棒と垂直となる力を加えると力が生み出す加速度の方向はその方向を保ちながらもう一方の棒の端にまで力が伝わり棒は併進運動をすることになると思うのですが、これは棒が回転運動する事と矛盾するので回転軸で加速度の方向を正反対に変えるような何かが起こっていると考えているのですが、実際の所はどうなっているのだろうと思い質問させていただきました。