円運動を伴う問題では、力を半径方向の力F_rに分解することがよくあります。 運動の中心と、F_rに垂直で、円形に接する接線力F_t 道。 これらの力の2つの例は、摩擦が存在する場合に、ある点に固定されたオブジェクトと曲線の周りの動きに適用される力です。
オブジェクトが点に固定され、ピンから中心までの線に対して角度θでピンから距離Rに力Fを加える場合、F_r = R∙cos（θ）およびF_t = Fであるという事実を使用します。 ∙sin（θ）。
整備士が20ニュートンの力でレンチの端を押していると想像してみてください。 彼女が作業している位置から、レンチに対して120度の角度で力を加える必要があります。
物体が固定されている場所から距離Rで力を加えると、トルクはτ= R∙F_tに等しくなるという事実を使用してください。 レバーやレンチをピンから遠ざけるほど、回転しやすくなることを経験から知っているかもしれません。 ピンから離れて押すと、より大きなトルクを加えることになります。
オブジェクトを一定の速度で円運動させるために必要な力は、円の中心を指す求心力F_cだけであるという事実を利用してください。 ただし、オブジェクトの速度が変化している場合は、パスに接する運動方向にも力が必要です。 この例としては、車のエンジンからの力がカーブを曲がるときに車の速度を上げたり、摩擦力によって車の停止を遅らせたりすることがあります。
ドライバーがアクセルから足を離し、2,500キログラムの車を惰性で停止させたと想像してみてください。 半径25の円形カーブの周りを操舵しながら、15メートル/秒の開始速度から開始します。 メートル。 車は30メートル惰走し、停止するのに45秒かかります。
車の加速度を計算します。 初期位置x（0）、初期速度v（0）、および加速度aの関数として、時間tでの位置x（t）を組み込んだ式は、x（t）– x（ 0）= v（0）∙t + 1/2∙a∙t ^ 2。 x（t）– x（0）= 30メートル、v（0）= 15メートル/秒、t = 45秒を接続し、接線加速度を解きます：a_t = –0.637メートル/秒の2乗。
ニュートンの第2法則F = m∙aを使用して、摩擦がF_t = m∙a_t = 2,500×（–0.637）= –1,593ニュートンの接線力を加えたに違いないことを見つけます。
参考文献
- 光と物質：第4章。 角運動量の保存
- ハイパーフィジックス：トルク
- ハイパーフィジックス：トルク計算
著者について
Ariel Balterは、執筆、編集、植字を開始し、建築業界での仕事のためにギアを変更し、その後学校に戻って物理学の博士号を取得しました。 それ以来、バルターはプロの科学者および教師でした。 彼は、料理、有機園芸、グリーンリビング、グリーンビルディングの取引、科学技術の多くの分野を含む幅広い専門分野を持っています。