▷ 向心加速度（または通常の加速度）

この記事では、物理学における向心加速度 (または法線加速度) について説明します。同様に、向心加速度の計算方法と、概念をより深く理解するための解決済み演習も学習します。

向心加速度（法線加速度）とは何ですか?

向心加速度は、法線加速度または半径方向加速度とも呼ばれ、円運動を表す物体の速度の方向の変化を引き起こす加速度です。向心加速度は移動体の速度に対して垂直であり、円運動の中心を指します。

したがって、向心加速度は、円運動を引き起こす移動体の加速度のベクトル成分です。なぜなら、物体に向心加速度がなければ、物体は直進を続けるため、回転しないからです。

一般に、向心加速度は記号_acで表されますが、記号_an (法線加速度の場合) または_at (半径方向の加速度の場合) も使用できます。

接線加速度 (a _t ) と向心加速度 (a _c ) は、不均一な円運動を表す移動体の加速度の 2 つのベクトル成分です。接線加速度は円運動の経路に接しており、向心加速度は円運動の中心の方向を指します。以下では、接線加速度と向心加速度の違いを詳しく見ていきます。

つまり、物体が円運動を描く場合、これは向心加速度があることを意味します。これは、速度の方向を変える加速度の成分であり、したがって物体が曲線運動を描く原因となるからです。

等速円運動では、向心加速度 (または法線加速度) は、接線速度の 2 乗を軌道の半径で割ったものに等しくなります。向心加速度は、角速度の 2 乗に軌道の半径を乗算することによって計算することもできます。

したがって、向心加速度 (または垂直加速度) を計算する式は次のようになります。

金：

向心加速度 (または法線加速度) は、長さの単位を時間の二乗単位で割ったもので表されます。したがって、国際システム (SI) における向心加速度の単位は、メートルを 1 秒あたりの 2 乗で割ったもの (m/s ² ) です。

向心加速度の定義とその公式がわかったところで、このタイプの加速度がどのように計算されるかの具体例を見てみましょう。

向心加速度を求めるには、上のセクションで説明した式を使用する必要があります。

$a_c=\omega^2 \cdot r$

そこで、データを式に代入して向心加速度を計算します。

$a_c=2^2 \cdot 6=24\ \cfrac{m}{s^2}$

このセクションでは、向心加速度と接線加速度の違いについて説明します。これらは、円運動を行う物体の加速度の 2 つの固有成分であるためです。

接線加速度は、円運動の軌道に接する加速度であり、円運動を行う物体の接線速度の変化の原因となります。

向心加速度と接線加速度の違いは、向心加速度は円運動を描く移動体の速度の方向を変えるのに対し、接線加速度は移動速度の大きさを変えることです。。

さらに、接線加速度は円形経路に接していますが、向心加速度は円形経路の中心の方向を指します。したがって、向心加速度と接線加速度は垂直になります。

等速円運動では、移動体は方向を変えるため向心加速度を持ちますが、角速度が一定で接線速度の振幅も一定であるため、接線方向の加速度は持たないことに注意してください。

向心力は、円運動を行う物体に作用し、円軌道の中心に向かう力です。したがって、向心力は物体の方向を変える力であり、曲線の動きを表します。

向心力は向心加速度から計算され、正確には向心力の係数は向心加速度に移動体の質量を乗じたものに相当します。

$F_c=m\cdot a_c$

金：

向心力ベクトルは向心加速度ベクトルと向きも方向も同じなので、その方向は接線速度に対して垂直であり、その方向は円軌道の中心に向かう方向になります。

最後に、向心加速度と遠心加速度は異なる 2 種類の加速度であり、混同されることが多いため、どのように異なるのかを見ていきます。

遠心加速度は、回転基準系から物体の動きを研究するときに現れる架空の加速度です。

向心加速度と遠心加速度の違いは、向心加速度は物体が円運動をするときに発生する実際の加速度であるのに対し、遠心加速度は回転におけるシステム参照で使用される架空の加速度であることです。