- 締切済み
回転系と静止系の違いをお願いします。
天文学なのか科学なのか分かりませんが、 1: 円運動(回転系)と静止の違いを、絶対静止の概念を使わず、自己以外の一切の物を排除した状態を仮定してわかりやすく教えて下さい。 (ようするに違いがいまいち分かりません)。 2: 電磁波や重力は物体の動きに関わらず、静止した状態と同等に放たれます。 絶対静止を使わずに円運動(回転系)との折り合いをわかりやすく教えて下さい。 (ようするに静止を仮定せずに電磁波や回転の具合を求める方法がいまいち分かりません)。 3: 自己の外側の一切を排除した状態で、コリオリの力が発生する説明をわかりやすくお願いします。 ( よく、回ってる床の上に乗って直線に歩くと…って説明がありますが、あれ違ってますよね？実際は。内側から見たら直線は直線だし、地面に足が付いてるので完全に連動してるし、内側だけの世界でコリオリの力は発生していないと言う説明に感じます。でも長距離ミサイルは地球内視点だけで見て曲がりますよね？たぶん。 その時、外部の一切を排除した状態での理解がいまいち掴めません )。
- TANUKIA
- お礼率95% (128/134)
- 天文学・宇宙科学
- 回答数1
- ありがとう数1
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
みんなの回答
- 雪中庵（@psytex）
- ベストアンサー率21% (1064/5003)
「外部を一切排除」するという事は、慣性運動も除くという事でしょうか？ 点が回転しているかどうかは規定できません（次元不足）。 慣性系を導入すれば、おのずと回転によって遠心力が生じます。 そうではなく、点において慣性系を想定する事はできません。 コリオリ力も、単なる慣性運動であって、回転系において見かけ上 発生する力＝回転している証拠です。
関連するQ&A
- コリオリ力が働いている時の物体の運動について
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。
- ベストアンサー
- 物理学
- 円（回転）運動と直線運動の違いについて
円（回転）運動と直線運動の違いについて。 同じ力を与えた時に、円運動と直線運動では 速度や運動エネルギーが変わるのでしょうか？ それとも同じでしょうか？ もし理由がありましたらそれも教えて頂ければ嬉しいです。
- ベストアンサー
- 物理学
- 遠心力とコリオリ力について
遠心力とコリオリ力が運動方程式からどのように誘導されるかについえて、概念的にお尋ねしたいと思います。大学の教養課程の物理の教科書に載っていそうなレベルかと思いますが。 遠心力もコリオリ力も座標系そのものが回転しているということから生じていると理解しています。回転運動というのは一種の加速度運動ですから、加速度運動している系からものをみるということです。ですので静止している物体はその系からみると加速度運動していることになり、さらに力を受けていることになります。本当は全然、力も何も受けていないのにです。そのようにして表向きに慣性の法則が成り立っているかのように見せるための仮想的な力という風に理解しています。考え様によっては座標系の不備を補完するためのものだとも言えそうです。このような考え方は正しいのでしょうか。ベースとしては遠心力・コリオリ力ともにそのような概念から生じた力ではないでしょうか。もちろん両者の意味は違いますが。 もしそうならば、実際にバケツを振り回したときに水が落ちてこないのは、なぜかという別の視点での説明も必要に思えてきます。水が落ちないのは慣性の法則みたいなものであり、それを定量的に表示したら遠心力になるということではないでしょうか。 いかがでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 回転運動の謎 基準はどこに？ 相対性はどうなる？
運動しているかしていないかは、どこを基準に取るかで変わります。 視点がどこにあるかで変わります。 それゆえに、運動は相対的なものであると考えられているようです。 並進運動の場合、静止している物体Aから見て速度vで運動している物体をBとすると、 物体Bから見れば、自分は静止していて、物体AがAから見えるBの運動方向とは逆方向に速度ｖで運動しているように観測されます。 これは、基準点をどこに取るかで、運動速度が反対向きに見えたり、止まっているか動いているかの立場が変わってしまうことからですね。 しかし、どちらの視点を採用するにしても、相手が等速直線運動をしていることには変わりません。 ところが、回転運動のような加速度を伴った運動の場合はどうなのでしょう？ 回転する円盤Cと同じ回転軸上で、同一平面上に、もう一つの円盤Dがあるとします。 両者の間には摩擦力や風圧などは一切作用しないものとします。 今、円盤Dは静止していて、円盤Cが角速度ωで回転している場合を考えます。 それぞれの円盤に人が乗っている（互いにぶつかったり、他の円盤の影響を受けないとして）場合、円盤Cに乗っている人は、遠心力を感じ、円盤の外側へ向けて弾き飛ばされるような力を受けます。 しかし、円盤Dに乗っている人は、何の力も感じません。 ここでとても不思議に思うのですが、回転している円盤C上の人から見れば、円盤Dが角速度ωで回転しているように見えるはずです。 ならば、円盤Dに乗っている人が遠心力で弾き飛ばされそうになっているのを観測できそうに思うのですが、実際にはそうはなりません。 これはなぜなのでしょう？ 今まで、他の質問サイトなどでも質問したのですが、遠心力は本当の力ではなく、慣性力だから問題ないなどといった回答しか得られず、全く納得できませんでした。 そもそも、回転運動の基準とは、どこにあるのでしょう？ 本当に円盤Dが静止してい基準になるのでしょうか？ 静止しているように見えて、実は宇宙のどこかの星の周りを回っている中で、たまたまある星と回転軸を同じくして回っている可能性だってあるでしょう。 宇宙にはこれだけたくさんの星があるのだから、そのうちのたったひとつと一緒に回っていても不思議はありません。 並進運動の場合は、単純に立場が変われば、お互い反対方向に動いているように見えるだけで、その他は何も変わりませんでした。 しかし、回転運動の場合は、一方だけが遠心力を感じ、他方は感じなかったりします。 回転運動も、相対的なものではないのでしょうか？ 円盤Cと円盤Dの関係は、相対的な物ではないのでしょうか？ 更に要約すると、何を以って、回転しているか回転していないかを判断すればよいのでしょう？ 宇宙のどこかに絶対的な基準点が存在するのでしょうか？ それゆえに、自分が回って、自分以外の宇宙全体は静止している場合と、自分だけが静止していて、自分以外の宇宙だけが自分を中心に回転している場合は、何が違うのだろうかといつも悩むのです？ 実際に自分が回転すれば自分だけが遠心力を感じ、自分以外の宇宙が自分を中心に中心から遠ざかる方向に飛ばされていくようなことにはなっていませんが、これはなぜなんでしょう？ それとも、回転運動を相対的なものだと考えること自体が間違っているのでしょうか？ ならば、どこが間違っているのでしょう？
- 締切済み
- 物理学
- コリオリ力
コリオリ力がよくイメージできません。 次の問題もさっぱりです。 問 回転する座標系におけるコリオリの力F=2ｍωｖ×ｎで与えられる。ここで、ｍは質点の質量、ωは回転の角速度、ｖは質点の速度、ｎは座標系の回転方向の単位ベクトルである。 (1)コリオリの力のみが働いている質点の、回転軸（ｚ軸）に垂直な面内での運動は円運動となることを示せ。 (2)角速度ωで自転している地球の赤道上において、高いところより放した物体に、重力とコリオリ力が支配的に働くとすると、その物体はどこに落下するかを説明せよ。 ちなみにコリオリ力の分かりやすい説明のあるサイトなどがありましたらそちらも教えてください。
- 締切済み
- 物理学
- コリオリの力について疑問
回転しているメリーゴーランドから玉を放り出した場合、直線で遠ざかるのは当たり前ですが、これをメリーゴーランド上から見れば曲線を描きます。しかし玉に力が働いてのことではない、つまりこれが回転座標系から見た見かけの力、コリオリ力ということになりますよね。 では逆に、メリーゴーランド上を半径方向に直進するように玉を放り出したら（あるいは人間がメリーゴーランド上の上を半径方向に歩いて行く）、その玉（もしくは人間）には進行方向と垂直な方向に力が働くのですか（これがコリオリの力？）？ 見かけの力とよく本では書かれているのですが、回転運動している座標系の上で直進運動（ただし回転速度ベクトルの方向に沿って円周上を異動するものは除く）すれば、コリオリ力が働きますよね？（赤道上で東西方向以外にミサイルを撃てば必ず横に少しずれてしまうように） 一番初めに書いた例では「見かけの力」で納得するのですが、その次の例は見かけの力ではなくて本当に働いている力ですよね。なぜ見かけの力というのでしょうか。
- 締切済み
- 物理学
- 高校物理 等速回転 力のモーメントのつり合い
教えてください。 名問の森（電磁気）の電磁誘導に関する問題の中で、等速回転（ωが一定の回転）では、力のモーメントのつり合いが成立とあります。 私の知識では、力のモーメントのつり合い→剛体は静止との認識なのですが、なぜ等速回転では力のモーメントのつり合いが成立するのでしょうか。 宜しくお願いします。
- ベストアンサー
- 物理学
- コリオリの力の説明がよくわかりません…（汗
wikipediaをみてみたのですが、具体例として 「今、角速度 ω で回転している座標系で、回転中心から r の位置に質量 m の質点があると考えると、その角運動量はmωr2である。この質点を、角速度を変えないようにしながら外側に移動させるには、適当な外力（トルク）を加えて角運動量を大きくしなければならない。これを、ともに回転している座標系からみると、外力を受けているのに運動の方向が変わらないので、外力を打ち消す力が働いていることになる。この力がコリオリの力である。この力は見かけ上の力である」 と、ありました。 これを自分なりに理解しようとしてみました。 以下が正しいかどうか教えてください 回転している円盤が床の上においてあったとします （この円盤の面は床と水平ということ） その円盤の中心に球が一つあり、 円盤の中心に人が一人、円盤の外側に人が一人いたとします 外からみると、その回転している円盤の中心から球が１直線に外で観察してる人に向かって転がるが円盤の中心にいる人からみると、球には円盤の回転とは逆の力が働き曲がりながら外側へ転がっているように見える このとき（円盤の中心にいる人からみて）球に働いているように見える回転とは逆の力がコリオリ力 つまりコリオリ力とは慣性の法則の回転バージョン ということでいいのでしょうか？ 違っているかどうか教えてください
- ベストアンサー
- 物理学
- 等速直線運動 中３
中学３年生です。 等速直線運動について教えてください。 物体に力がはたらかないとき（または力がつり合っているとき） 静止していた物体はいつまでも静止し、 運動していた物体はその速さで等速直線運動を続ける これが等速直線運動ですが、さっぱりわかりません。 静止するときはわかりますが、運動しているときがわかりません。 「物体に力がはたらかないとき」は、具体的にどのようなときなのかはわかります。 例えば水平面で台車を転がしたとき、台車を押す瞬間は力が掛かりますが、あとは押さなくても転がり続けるというものです。 「物体に力がはたらかないとき」とは、「台車を押し続ける力も摩擦力もはたらかないとき」で合っていますか？ 間違っていたら指摘してください。 しかし、「（または力がつり合っているとき）」の場合がどんなときなのかがわかりません。 何の力がつりあっているときのことをいっているのですか。 具体的に教えてください。
- ベストアンサー
- 物理学
お礼
ありがとうございます。 すみません、寝て起きたらなぜか自己解決してました。 そもそも静止か否かを求める時は、 相対位置関係ではなくて運動方向と速度に求める必要があるんですね。たぶん。 回転内では自己が極めて静止と錯覚しやすい状態にあるだけで、 実際回転している物はたまたまの偶然で回転していると言うことで自己納得しました。 そもそも回転する力なんてのはなかったですね。 --------------- > 1: 円運動(回転系)と静止の違いを… 内部がそれぞれ、別々の方向に向かって運動するか平行であるかの違い。 > 2: 絶対静止を使わずに円運動(回転系)との折り合いを… 相対的な静止か否かは、相対距離ではなく、運動の方向と速度に求める事で折り合いをつける。 > 3: コリオリの力が発生する説明を… 内部の座標が慣性と違う方向に曲がった差分が、遠心力とコリオリの力。 --------------- >発生する力＝回転している証拠です。 証拠や証明の手段じゃなくて、事象の違いについての質問でした。 (遠心力やコリオリの力は回転の副産物であって実体ではないと言うことです) >「外部を一切排除」するという事は、慣性運動も除くという事でしょうか？ 内部に慣性が認められた場合、それは内部の物として扱いたいです。 外部の慣性は認めません。 でもよく考えると遠心力もコリオリの力もそもそも最初から外部だったので、 3の質問自体が成り立っていませんでした。 --------------- ついでに、 遠心力やコリオリの力を使わずに内部から回転を証明する手段はどんな物がありますか？ ようは慣性と実働方向の誤差から、運動方向や速度を求めないと言うことです。 ないならないで構いませんが、本当に絶対にない時だけないとして下さい。 ちなみに私はないと思います。 特定個人に対する質問じゃありません。 直接関係ありませんが、 直線をどう定義するべきか教えて下さい。 数式的になのか、論理的になのか、物理の結果に基づく物なのか、と言うことです。 論理的な定義は、例えば、 「二点を結ぶ最短の線」とかそんな感じです。 物理的な定義は、 「真空での慣性の方向」とかそんな感じです。 数式的な定義は、 インターネットの文字の都合上書けません。 数式で定義すると、数式以外の物に直したとき ありえないことが起きるので数式で定義すべきじゃないと思うのですが、 そもそも直線は物理的(もしくは科学的)な事象の結果として発生しているのか、 人間が物を考え時の都合上の概念として発生しているのかの区別が分からなくて、 どう定義すると様々な局面で矛盾がでないのかいまいち分かりません。 現時点ではおそらく論理的な定義が一番正しいじゃないかなと思ってます。