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-mωr    

(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-mωr …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!