こんにちは、きょうは問題を
解きたいと思います!
間違いがあればコメント欄にお願いします。
問題はこちらです。
角速度ωで、上から見て反時計回りに動いて
いる円盤状の中心からrの位置に質量mの物
体がある。この物体が円盤回転方向と逆向き
、円盤に対して速さv'=rωで等速円運動をし
ている。円盤状の観測者から見て、物体にど
のような慣性力がはたらいてるか答えよ。
ヒントは、「円盤状の観測者」
というワードですね~
まず、並進座標系なので、
ma‘=F-2mω×v‘+mω²r-mω'×r
(見にくいんですが、
‘(ダッシュ) '(微分)です。)
(*この式の導出は別記事を出します)
この式で、3種類のみかけの力がありますね!
①-2mω×v‘…Coriolisの力
②+mω²r…遠心力
③-mω'×r …角速度一定のとき
この力は現れません。
すなわち、この問題では(大抵の問題では)
①②のみを考えればよいです。
観測者から見て、物体は
ma‘=F-2mω×v‘+mω²r
のように動いている。
すなわち、見かけの力は
-2mrω² Coliolisの力
+mω²r 遠心力
の二つである。
導出がいるならば、
位置ベクトルrの位置にある点が速度v‘、
加速度a‘で運動していると仮定して、
静止座標系からみた速度v、加速度aを表す。
v=v‘+ω×r
a=a‘+2ω×v‘+ω'×r+ω×(ω×r)
=a‘+2ω×v‘+ω×r-ω²ρ
(ρは半径のことです)
これを
ma‘=F
に代入すると完了です。
今回の解説は以上です。
いい問題なので復習も頑張りましょう!