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張力>遠心力でも糸がゆるみますか？
QCD2001の回答
- QCD2001
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糸が緩む条件にはなりません。 張力は抗力の一種です。 抗力と言うのはある力に抵抗して運動を生じさせないような力です。 たとえば、机の上に重りを置きます。その重りには重力がかかっていますが、下方へ向かって加速度運動をしません。これは机がその重りが動かないように、上に押し上げているからです。これが抗力です。机が重りを押し上げる力は、重りに加わる重力とちょうど等しい大きさです。もし、抗力のほうが大きければ重りは机から浮き上がるはずですし、抗力が小さければ重りは机の中へ沈み込んでしまいます。ですから、抗力は常にそこに作用している力と等しい大きさの力です。 糸に重りをつけてぐるぐると振り回すと、重りには遠心力が作用します。しかし糸が切れない限り、重りは円運動を続けます。これは糸からの抗力が遠心力に対抗して重りが飛び去るのを妨げているからです。ですから、このときの抗力は糸を引っ張る力になるので、「張力」と呼ばれます。抗力は、物体に働く力に逆らって、運動を妨げるように作用する力ですから、常に 張力＝遠心力 になります。 糸が緩んでいるということは、糸に力が作用していないということです。力に対する抗力が張力ですから、糸に力が作用していないということは、 張力＝抗力＝糸に作用する力＝０ ということになります。 ですから、糸が緩んでいるときには糸の張力は常に０です。 ところで、張力＝抗力＝遠心力 であるはずなのですが、張力≠遠心力 になる場合があります。それは、遠心力以外の力が作用している場合です。 たとえば、重力が作用している場合です。 糸を振り回したときの回転軸が水平になるように、上下方向に振り回しているとき、重りには遠心力と重力が作用しています。従って 張力＝抗力＝遠心力＋重力 になります。重りが円周の上にいるとき、遠心力は重りを上へ引っ張りますが、重力は下向きに作用します。ですから、 張力＝抗力＜遠心力 になります。 重りが円周の下にいるときは 張力＝抗力＞遠心力 になります。 このとき糸は緩んでいません。 回転が遅いと、重りが円周の上に行ったときに重りが円軌道から外れて糸が緩みます。これは糸が重りを引っ張っているのではありません。重力が重りを引っ張りおろしているのです。その結果重りが円軌道の内側に入り、糸が緩むのです。このとき糸には力は作用していませんし、糸が重りを引っ張ってもいません。ですから、 張力＝０ になっています。 張力は「糸が引っ張る力」ではありません。「糸が引っ張られる力」なのです。
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ありがとうございます(^^♪ そうだったんですね～(・・)