コリオリ力が働いている時の物体の運動について

質問

回転する円盤状で物体を観察すると、物体に見かけ上の力であるコリオリ力が働くことは理解できています。ある本の中で『回転する円盤状で等速直線運動をする物体を観察すると、コリオリ力が働くため、その物体は等速直線運動ではなく、等速円運動になる』とありましたが、なぜ、等速円運動になるのかが理解できません。自分なりに図を書いてみたのですが、物体自体は等速直線運動をしているので物体は円の中心からどんどん遠ざかり、コリオリ力が働いても円にはならないと思うのです。いかがでしょうか？本が間違っているとは思えませんし・・・。
　もし宜しければアドバイスいただければと思います。

回答No.1

ojisan7 · ベストアンサー

等速直線運動をする物体を、回転座標系で観察すると、その物体には、コリオリの力-2mω×ｖと遠心力mrω^2が働きます。コリオリの力は物体の速度に対し直角に作用しますので、その物体は円運動をしようとします。しかし、物体には、遠心力も作用しますから、実際には円運動にはなりません。純粋に、コリオリの力だけの効果を見るためには、遠心力の効果を打ち消す必要があります。そのために遠心力効果で周囲の盛り上がった凹面状（すり鉢状）の円盤を利用することも、一つの方法です。下記ＵＲＬを参考にして下さい。↓
http://fnorio.com/0003coliolis2/coriolis_force.htm

遠心力の効果を打ち消して、コリオリの力だけの作用にすれば、円運動になります。

参考URL：

http://fnorio.com/0003coliolis2/coriolis_force.htm

補足

なるほど。ありがとうございます。紹介していただいたホームページで勉強してみます。もしわからないことがあれば、また宜しくお願い致します。

回答No.3

kiyorin51

等速円運動をする条件は、物体が等速運動をしていることと、物体の進行方向に垂直な一定の力（＝向心力）が働くことですよね。
コリオリの力は見かけのちからですが、円盤上にいる観測者からは物体に働いて見えるわけですから、物体は等速直線運動をしているようには見えずに、
　「同じ速さで運動している物体に、その進行方向に垂直なコリオリの力がはたらき、それを向心力とする等速円運動をしている」ように見えることになります。
　ちなみに、コリオリの力は速度に比例するので、等速直線運動ですからコリオリの力も一定で、等速円運動の条件を満たしています。

お礼

ありがとうございます。いくつかの参考にした図書に書いておりました。また、宜しくお願い致します。

回答No.2

ht1914

物体の運動を図に描いてみるとわかります。

中心からの距離の変化は一定の割合ですから等速度的です。円周に沿っての距離の変化は角度変化と半径の変化が重なってきて加速度的になります。円周上の加速度的な変化に対して考えた力がコリオリ力です。中心から離れていく運動は加速度運動的ではありませんので力は必要ありません。

地表での放物運動は水平方向に等速度、鉛直方向に等加速度の運動です。質問の場合は何時も円周に沿って力の働いている場合の放物運動のようなイメージになりますね。