Ｆ＝maの意味について

質問

高校物理からの質問です。
運動方程式、Ｆ＝maの意味についてですが、

１．加速度aで運動している質量mの物体が持っている力
２．質量mの物体に加速度aを生じさせる為に必要な力

のどちらが正しいのでしょうか？もしくは問題を解く際にはどちらで覚えておくほうがよいのでしょうか？

また、同じような質問ですが、等速円運動している物体の運動方程式、Ｆ＝mrω＾2について、

1．半径r、角速度ωで円運動している質量mの物体が持っている力
２．質量mの物体を、半径r、角速度ωで等速円運動させる為に必要な力

のどちらが正しいのでしょうか？
宜しくお願いします。

回答No.1

FT56F001 · ベストアンサー

>１．加速度aで運動している質量mの物体が持っている力
>２．質量mの物体に加速度aを生じさせる為に必要な力

2.が正しいでしょう。「物体が持っている力」という言葉がわかりません。

「加速度aで運動している質量mの物体に働いている力」
あるいは
「(ある速度とある高さの)物体が持っているエネルギー」，
「(ある速度の)物体が持っている運動量」なら分かりますが。

お礼

返信遅れてすみません。
回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

補足

「力」という言葉は、物体に作用する外力のことを意味するわけですね。

回答No.5

masa2211

＞１．加速度aで運動している質量mの物体が持っている力
＞２．質量mの物体に加速度aを生じさせる為に必要な力

のどちらが正しいのでしょうか？

普通は2.のほうでの理解と思いますが、
1.が間違いというためには、どこが間違っているかの指摘が必要。その意味では、1.2.に本質的違いは無いのいで
どちらでもいいいかと。（理解のしかたは、人それぞれだし、問題解くだけならどっちでもいい。）
こまかいこと言えば、加速度aがあるということは、物体が持っている力でなく外部から与えられた力です。
よって、強いて言えば2.。
どっちでもいいと思いますが、高校物理までなら、考え方より用語重視だから2.でないと間違いと判断されるかも。

まあ、あらゆる場合に、式の適用を間違えない状態にまで理解しているなら、どっちでもいいとしかいえません。
大学物理は、細かい用語まで突っ込みいれるより重要なことがたくさんあるので、何が本質かの理解が最優先。

お礼

返信遅れてすみません。
回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

回答No.4

noname#175206

>２．質量mの物体に加速度aを生じさせる為に必要な力

　そういう力が加速度aで質量mの物体に「外から」働いているわけですね。これが外力なんですけど、自動車のように内蔵されたエンジンでタイヤを回して加速するのも外力なので、何が外力かは、ちょっと注意が必要かもしれません。

>１．加速度aで運動している質量mの物体が持っている力

　これも、「持っている力」を「抗する力」と言い換えたほうがすんなりする感じですが、基本的には正しいですよ。よく抗力と呼んだりします。
　ものすごく当たり前のことなんですけど、作用があれば必ず反作用があるわけです。
　たとえば物体を手で押して加速させてやると、手に力を感じます（受けます）ね。物体は手から力を受けているけど、加速されることによって、全く大きさが同じで向きが反対の力を返してくるわけです。
　そういう具合に必ず力は釣り合っているんですね。ちなみにそれに注目して、「F - ma =
0」と書き直したら、そんな簡単なことで動力学が静力学に書き直せると分かり、ニュートン力学から解析力学という物理学の分野が生まれました。

>２．質量mの物体を、半径r、角速度ωで等速円運動させる為に必要な力
>1．半径r、角速度ωで円運動している質量mの物体が持っている力

　というふ風に順序を入れ替えますと、上と同様です。２．が向心力ですので、「運動させるために必要な力」は、1.２．の向心力と、同じ大きさで向きが反対の、遠心力とすると、すんなりしますね。

お礼

返信遅れてすみません。
回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

回答No.3

burahuman

横から失礼します

＞ 1．半径r、角速度ωで円運動している質量mの物体が持っている力
２．質量mの物体を、半径r、角速度ωで等速円運動させる為に必要な力

これは１に近いですが本当の意味は

半径r、角速度ωで円運動している質量mの物体に働く遠心力
と言う方が正しいかと思います。

要するに外へ飛び出そうとする力（遠心力）を求める式ですね。

お礼

返信遅れてすみません。
回答ありがとうございます。
大変参考になりました。

回答No.2

FT56F001

>「力」という言葉は、物体に作用する外力のことを意味するわけですね。
ひとつの物体を部分に分けて考えたとき，部分同士の間で内力が働いていることはあります。
しかし，物体全体を加速度運動させる力となると，物体の外から働く力だけです。

お礼

返信遅れてすみません。
回答ありがとうございます。
大変参考になりました。