主な違い–遠心力と求心力

円形の経路を移動しているオブジェクトには、力が作用します。オブジェクトが観察される参照フレームのタイプに応じて、力がオブジェクトに異なる方法で作用するように見える場合があります。 NS 主な違い 遠心力と求心力の間は 求心力は、円形パスの中心に向かってオブジェクトに作用します。対照的に、 遠心力は、円の中心から離れる方向にオブジェクトに作用する見かけの力です。 慣性座標系の観察者は、遠心力を知覚しません。円運動で物体と一緒に回転する回転座標系の観察者だけが遠心力を知覚します。

求心力とは

オブジェクトは、速度が変化するたびに加速します。速度はベクトル量であるため、サイズ（速度）または運動方向を変更することで変更できます。円形の経路を移動するオブジェクトは常に方向を変えています。つまり、常に加速しています。ニュートンの第2法則によれば、オブジェクトは加速しているため、合力が作用するはずです。円形経路を移動する物体の速度のベクトル表現を検討し、ニュートンの第2法則をこの加速度に適用することにより、円形経路を移動する物体にかかる求心力は常に円の中心に向かって作用することがわかりました。そして、この求心力

によって与えられる可能性があります：

どこ

質量であり、

はオブジェクトの速度であり、

オブジェクトの円形パスの半径です。

遠心力とは

以下に示す「ハンマー投げ」をしようとしている男性を考えてみましょう。

ハンマー投げ

ハンマースローアーがハンマーを回転させると、ハンマーと一緒に回転します。言い換えれば、彼とハンマーは回転座標系にあります。彼がハンマーを見るとき、彼はハンマーが静止していることを（彼自身に関して）見ます。彼はハンドルに緊張を感じているので、ハンマーがハンドルを引き離していることを知っています。ニュートンの第3法則により、彼はハンドルがハンマーを自分の方に引っ張っているに違いないと結論付けています。

しかし、ハンマー投げはハンマーが静止していると思います。彼はまた、ハンマーが彼の方に引っ張られていることを知っているので、ニュートンの最初の法則によれば、ハンマーに作用する別の力が必要であり、ハンマーを彼から直接引き離す必要があると結論付けています。この力は遠心力です。ここでの「遠心力」という言葉は、この知覚された力がオブジェクトをオブジェクトの円形パスの中心から引き離そうとしていることを意味します（もちろん、ハンマースローアーはハンマーが円形パスを移動していることを知りませんしかし、後で慣性基準フレームからハンマースローアーを観察した他の誰かに彼が知覚した力を説明する場合、その人は「遠心力」が円形経路の中心から離れる方向を指していることを識別します。

ハンマーは慣性座標系で静止していません。慣性座標系からハンマーを見ている観察者は、ハンマーが円形の経路を移動しているのを見て、遠心力を見つけることができません。実際、慣性座標系からハンマーを見ると、ハンマーに作用する2つの力、ハンドルに沿った張力とハンマーの重量がわかります。

ハンマーに作用する力

張力はハンマーのハンドルに沿って作用し、重力がハンマーを引き下げようとする間、ハンマーを円に向かって引き込みます。求心力は、中心に向かう合力です。たとえば、ハンマースローアーがその時点で水平円でハンマーを回転させている場合、円の中心に向かう合力は次のようになります。

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以下のビデオでは、円形のパスを移動するオブジェクトの「求心力」と「遠心力」の違いについても説明しています。

遠心力は、慣性座標系からは観察できないため、またその起源を説明するために指し示すことができる実際の「相互作用」がないため、「架空の」力と見なされることがよくあります。ただし、回転システムの一部となるものを設計する場合は特に、遠心力が実際のものであるかのように想像すると便利な場合があります。

遠心力と求心力の違い

本物または架空

求心力 物理的な相互作用の結果である実際の力です。

遠心力 は、オブジェクトと一緒に回転している参照フレームから回転オブジェクトを表示したときに存在するように見える架空の力です。

方向

求心力 円形パスの中心に向かって作用します。

遠心力 円形パスの中心から離れる方向を向いているように見えます。

慣性座標系での外観

求心力 慣性座標系から観察できます。

遠心力 慣性座標系からは観察できません。

画像提供

ジョン・ハスラムによる「ハンマー投げ–ドーノックハイランドギャザリング2007」（自作）[CC BY 2.0]、flickr経由